技術動態 ｜ 超細、納米硬質合金新技術及其意義

針對超細、納米硬質合金領域的國際發展趨勢、我國發展現狀和瓶頸問題，在國家和北京市多個科研項目的支持下，以國家杰出青年科學基金獲得者、北京市高層次創新創業計劃百千萬工程領軍人才宋曉艷教授為負責人的北京工業大學硬質合金團隊，歷經10余年的基礎研究和技術開發工作，建立了超細、納米硬質合金的規模化制備與工程應用系列新技術，開發出高附加值的硬質合金材料和制品，正在進行推廣應用。

2014年納米材料研討會合影

（前排左二為宋曉艷教授）

物相可控、粒徑可調的納米WC-Co類復合粉末規?；苽浼夹g：該技術原創性開發出以鎢鈷氧化物配碳為原料，利用固相原位反應一步合成超細或納米WC-Co類復合粉末的新途徑。具有制備路線顯著簡化、工藝流程短、設備和工藝成本低、節能環保等技術優勢。

高流動性、納米結構WC基噴涂粉末的規?；苽浼夹g：該技術發明了噴霧干燥配合熱處理的造粒工藝，制備出既保持納米結構又具有高流動性的熱噴涂粉料，從根本上解決了納米粉體在熱噴涂高溫焰流中極易發生分解脫碳的國際技術難題。

高致密、高表面質量的硬質合金耐磨耐蝕涂層的制備技術：該技術對初始粉末成分、團聚造粒和熱噴涂工藝協同調節，通過配碳量設計、獨特熱處理工藝、粒度重組、熱噴涂工藝參數組合優化等，制備出高性能納米結構硬質合金涂層。

超細尺寸納米晶硬質合金塊材的制備技術：該技術開發出低溫區較慢升溫速率、較低壓力，高溫區分段快速加熱、較大壓力、不保溫的獨特場效應燒結工藝，制備出平均晶粒尺寸為60-100nm、致密的納米晶硬質合金塊體材料。

高強韌超細晶硬質合金燒結材料的制備技術：該技術基于目前國內企業所用低壓燒結設備，建立了針對原位合成超細、納米復合粉熱收縮特性的低壓燒結工藝，提出了超細晶、納米晶復相組織微觀參量與橫向斷裂強度之間的構效關系，突破了硬度、韌性反向變化的技術瓶頸，在超細晶硬質合金材料保持高硬度的前提下，獲得了高韌性和超高斷裂強度。

系列新技術適應目前國內粉末冶金行業的裝備條件和操作水平，利于成果轉化和推廣應用，可望提升高性能硬質合金產品的國產率，替代昂貴的進口產品，從而推動我國優勢鎢資源的高附加值利用。基于系統的技術鏈條發展復合制造技術，在涉及超硬、強韌、耐磨、耐蝕等工況的機械裝備關鍵部件的制造和再制造方面，都可移植應用，既能延長大型設備的使用壽命，又能有效降低裝備制造成本和使用維護費用，節約資源能源，具有廣闊發展空間。