1、碳化烧结一步法制备WC-Co硬质合金

碳化烧结一步法合成硬质合金，是一种基于放电等离子体球磨技术，具有制备流程短、工艺简便、能耗低等优点的新方法。

首先将原始W、C、Co粉末采用等离子体辅助球磨制备出纳米晶W-C-Co复合粉末，球磨时间为1小时到3小时左右，然后将所制备的上述复合粉末采用冷压成型制成生坯，最后在真空或低压烧结炉中进行烧结，在此烧结过程中W-C碳化和WC-Co合金致密化同步进行，得到高性能WC-Co硬质合金块体。

工业生产WC-Co硬质合金方法（两步高温）

碳化烧结一步法制备硬质合金（一步高温）

显然，使用碳化烧结一步法的优势：

●球磨时间从几十小时降低到3小时以内；

●采用干磨法，避免了酒精回收和喷雾干燥等流程

2、等离子体放电强度对一步法合成WC-Co合金组织和性能的影响

等离子体的电子轰击效应有利提高粉末活性、对石墨片层的减薄、实现金属W的纳米片状化。

1.不同放电强度球磨制备的W-C-Co复合粉末的DSC结果

●设计5种放电强度递增的试验方案，随着放电强度增加，WC合成温度逐步降低（见DSC结果），表明等离子球磨极大提升W-C-Co球磨粉体活性。

●等离子体的电致塑性，制备的W-C-Co复合粉末是以片状W的聚集体形式存在，有利合成板状WC。

2.普通球磨和等离子球磨W-C-Co复合粉末的TEM

●等离子体对石墨的减薄机制，使得等离子球磨制备出大量石墨纳米片包覆纳米W粒子，形成了更短的W/C反应界面。

●普通球磨烧结后：粗大棱柱状WC晶粒

●等离子球磨烧结后：超细板状WC晶粒

3.合金块体的SEM和TRS结果

●放电强度越大，合成板状WC的厚度越薄，力学性能越高。

3、含晶粒长大抑制剂的WC-Co硬质合金制备

高性能纳米晶板状结构WC-10Co硬质合金的制备：

通过添加抑制剂，利用等离子球磨技术的碳化烧结一步法，直接等离子球磨制备W-C-Co-VC或W-C-Co-V2O5复合粉末，经压制和1340℃烧结，得到致密度在99%以上的合金块体，表现优异力学性能。

不同含量抑制剂合金块体SEM图

C-10Co-1.2VC合金块体TEM图

不同含量抑制剂合金块体性能数据对照表：

●随着VC抑制剂含量增加，WC的晶粒逐步细化，在所制备的WC-Co硬质合金中，薄片状WC晶粒的厚度在100nm左右，片径为400–500 nm 。

●添加0.6%VC和0.87%V2O5可以获得同样的晶粒细化效果和力学性能，因为等离子球磨制备的高活性粉末促进V2O5和石墨的快速反应；

●VC聚集于WC/WC界面上，抑制了WC晶粒在方向的生长。

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