文 献 综 述

1.简介：

1.1 硬质合金

由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍有很高的硬度。硬质合金广泛用作刀具材料，如车刀、铣刀、刨刀、钻头、镗刀等，用于切削铸铁、有色金属、塑料、化纤、石墨、玻璃、石材和普通钢材，也可以用来切削耐磨钢、不锈钢、高锰钢、工具钢等难加工的材料。现在新型硬质合金刀具的切削速度等于碳素钢的数百倍。硬质合金是以高硬度难溶金属的碳化物（WC、TiC)微米级粉末为主要成分，以钴（Co）或镍（Ni）、钼（Mo）为粘结剂，在真空炉或氢气还原炉中烧结而成的粉末冶金制品。ⅥB、ⅤB、ⅣB族金属的碳化物、氮化物、硼化物等，由于硬度和熔点特别高，统称为硬质合金。

我国是硬质合金生产大国同时也是硬质合金的需求大国。自2000年以来，我国硬质合金的总产量不断上升，2004年总产量已经突破1.5万吨大关，占世界硬质合金总产量的1/3以上。然而我国硬质合金产品基本上为中低档产品，技术含量低、附加值不高。由于产品结构特点，与国外先进的硬质合金生产企业相比，在销售收入和利润方面还存在很大的差距。与世界著名硬质合金企业相比，我国硬质合金企业在超细、纳米硬质合金的生产技术方面尚存在较大差距。

1.2 超细硬质合金概述

1.2.1超细硬质合金性能及用途

超细、纳米硬质合金因具有高强度、高硬度、高耐磨性、高红硬性等性能，其应域正不断扩大，其主要用作电子工业用加工工具（如微钻）、高精度磨削加工中心用加工刀具与微型雕刻刀刀具（棒材）、耐磨零件、木工刀具以及金属切削工具。据统计，2004年亚微超细纳米硬质合金占硬质合金世界总产量的40%左右。目前，一些世界著名的硬质合金生产企业，如Sandvik AB(山特维克)、Widia Valenite GmbH(维迪亚)、Kennametal Inc(肯纳金属)、Toshiba Tungaloy Co. Ltd(东芝公司)等，已能以工业规模生产合金晶粒度约为0.2微米的纳米硬质合金（按照Sandvik公司公布的硬质合金分类标准，合金晶粒度在0.1～0.3μm、0.3～0.5μm、0.5～0.9μm的硬质合金分别属于纳米、超细与亚微硬质合金）。随着电子信息产业汽车制造业及相关行业的持续发展，估计亚微超细纳米硬质合金的国际市场需求量将会呈现稳步上升趋势。

1.2.2超细硬质合金研究进展

超细晶硬质合金最早由美国Rurgers大学于1989年研制成功，其结构硬质合金及其工艺并于当年申请了专利。美国Nanodyne公司在该技术基础上用喷雾转化合成法规模生产出纳米WC-Co硬质合金复合粉末，其WC晶粒达到40nm。该公司实现纳米WC-Co粉末工业化生产。后来，日本、瑞典等过的大公司分别开发和研制了纳米结构的超细硬质合金。我国株洲硬质合金有限责任公司和自贡硬质合金有限责任公司等在20世纪70年代中期也开始了超细/纳米硬质合金研制，现已分别推出了自己接近纳米级的超细硬质合金。如株洲硬质合金有限责任公司采用低温真空烧结、气压烧结及静压烧结工艺，成功地研制出硬度HPA≥900，抗弯强度为3000MPa，晶粒度约为0.4微米的系列超细硬质合金。武汉理工大学独立研究开发了喷雾干燥-流花床连续还原碳化工艺，以WC-0.5VC-8Co纳米晶复合粉末为原料，采用真空烧结和热等静压的工艺，制得了高强度（3210MPa）、高硬度（92.0MPa）的超细硬质合金样品。吉林大学将10～15nm的铁、钴、镍粉末应用于碳化钨硬质合金，使得烧结温度由原来的1400℃降低到1100℃。