颗粒粒径对碳化钨/高强钢复合材料界面微观组织和元素扩散的影响

• 作者: 李刚 张红梅 赵大东 王超 李洪楠 李娜 孟令浩 姜正义
• 来源期刊: 功能材料
• 学科: 工学
• 关键词: 复合材料 微观组织 界面 粒径
• 年，卷（期）: 2021,（1）
• 所属期刊栏目: 研究·开发
• 页码范围: 104-114
• 页数: 11页
• 分类号: TB333
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1001-9731.2021.01.015

摘要

利用"冷压成型-真空烧结法"制备了碳化钨/高强钢复合材料.结合光学显微镜、扫描电镜、超高温激光共聚焦显微镜和显微硬度计等分析测试手段对不同碳化钨(WC)颗粒粒径下获得的复合材料以及界面的显微组织和硬度进行了分析.实验结果表明,WC粉末颗粒粒径越小,WC平均晶粒尺寸越小;同时,WC致密度越高,当WC粉末颗粒粒径为100 nm,致密度达到91.22％;WC粉末颗粒粒径越小,复合材料中WC一侧的硬度越高.当WC粉末颗粒粒径为100 nm,烧结温度为1320℃时,WC最高硬度值达1680HV0.1左右;且在靠近结合界面处WC硬度较其他位置更高;芯部的高速钢材料随WC颗粒粒径的变化不大,都在500HV0.1左右.当WC粉末颗粒粒径为200 nm时,碳化钨与高强钢在界面处形成了一定宽度的过渡层,复合材料的结合为冶金结合;高强钢基体中的铁元素扩散到接触的碳化钨组织中,产生了一定宽度的熔合层,复合材料界面结合相对较好.在过渡区域内,W、Fe和Co元素在界面处都发生了明显的扩散;随着碳化钨颗粒粒径的增大,元素扩散趋势减弱.当WC粉末颗粒粒径为500 nm时,在复合材料界面处Fe元素和W元素未发生明显扩散现象,只有Co元素发生了一定程度的扩散.