技術(shù)動態(tài) ｜ 超細、納米硬質(zhì)合金新技術(shù)及其意義

針對超細、納米硬質(zhì)合金領(lǐng)域的國際發(fā)展趨勢、我國發(fā)展現(xiàn)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(xué)基金獲得者、北京市高層次創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃百千萬工程領(lǐng)軍人才宋曉艷教授為負責(zé)人的北京工業(yè)大學(xué)硬質(zhì)合金團隊，歷經(jīng)10余年的基礎(chǔ)研究和技術(shù)開發(fā)工作，建立了超細、納米硬質(zhì)合金的規(guī)模化制備與工程應(yīng)用系列新技術(shù)，開發(fā)出高附加值的硬質(zhì)合金材料和制品，正在進行推廣應(yīng)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(diào)的納米WC-Co類復(fù)合粉末規(guī)模化制備技術(shù)：該技術(shù)原創(chuàng)性開發(fā)出以鎢鈷氧化物配碳為原料，利用固相原位反應(yīng)一步合成超細或納米WC-Co類復(fù)合粉末的新途徑。具有制備路線顯著簡化、工藝流程短、設(shè)備和工藝成本低、節(jié)能環(huán)保等技術(shù)優(yōu)勢。

高流動性、納米結(jié)構(gòu)WC基噴涂粉末的規(guī)模化制備技術(shù)：該技術(shù)發(fā)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(jié)構(gòu)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(fā)生分解脫碳的國際技術(shù)難題。

高致密、高表面質(zhì)量的硬質(zhì)合金耐磨耐蝕涂層的制備技術(shù)：該技術(shù)對初始粉末成分、團聚造粒和熱噴涂工藝協(xié)同調(diào)節(jié)，通過配碳量設(shè)計、獨特?zé)崽幚砉に嚒⒘６戎亟M、熱噴涂工藝參數(shù)組合優(yōu)化等，制備出高性能納米結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金涂層。

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

高強韌超細晶硬質(zhì)合金燒結(jié)材料的制備技術(shù)：該技術(shù)基于目前國內(nèi)企業(yè)所用低壓燒結(jié)設(shè)備，建立了針對原位合成超細、納米復(fù)合粉熱收縮特性的低壓燒結(jié)工藝，提出了超細晶、納米晶復(fù)相組織微觀參量與橫向斷裂強度之間的構(gòu)效關(guān)系，突破了硬度、韌性反向變化的技術(shù)瓶頸，在超細晶硬質(zhì)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(shù)適應(yīng)目前國內(nèi)粉末冶金行業(yè)的裝備條件和操作水平，利于成果轉(zhuǎn)化和推廣應(yīng)用，可望提升高性能硬質(zhì)合金產(chǎn)品的國產(chǎn)率，替代昂貴的進口產(chǎn)品，從而推動我國優(yōu)勢鎢資源的高附加值利用。基于系統(tǒng)的技術(shù)鏈條發(fā)展復(fù)合制造技術(shù)，在涉及超硬、強韌、耐磨、耐蝕等工況的機械裝備關(guān)鍵部件的制造和再制造方面，都可移植應(yīng)用，既能延長大型設(shè)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(jié)約資源能源，具有廣闊發(fā)展空間。