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硬質(zhì)合金制品多以組織均勻的硬質(zhì)合金為主，但隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)硬質(zhì)合金制品的要求也不斷提高，往往在不同的工作部位有著不同的性能要求。例如，鑿巖硬質(zhì)合金鉆具要求既耐磨又耐沖擊，若能制造出表層硬度高、耐磨性好，而心部韌性好、耐沖擊的鉆具，其使用性能無疑較組織均勻的鉆具要好。此外，為提高硬質(zhì)合金基體與表面涂層問的粘附性能、提高貼面硬質(zhì)合金的貼焊性能和抗沖擊性能，也要求硬質(zhì)合金表面具有良好的強(qiáng)韌性。
所謂梯度組織或梯度結(jié)構(gòu)合金，是指其組成、結(jié)構(gòu)在斷面的不同部位呈現(xiàn)有規(guī)律差別的一種合金。梯度結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金恰好利用其特殊的結(jié)構(gòu)或成分梯度變化，對(duì)不同的部位賦予不同的性能，使整體制品獲得優(yōu)異的綜合機(jī)械性能。梯度結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金的研究工作始于2O世紀(jì)7O年代末，其工業(yè)應(yīng)用是在2O世紀(jì)8O年代末。國內(nèi)外梯度結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金的制取方法多以傳統(tǒng)工藝作為基礎(chǔ)，在成形或燒結(jié)等工序環(huán)節(jié)采取一些特殊的工藝措施，以獲得特殊的梯度變化，其中包括：粘結(jié)相成分或含量梯度變化、硬質(zhì)相晶粒尺寸大小或鄰接度梯度變化等。最常用的方法主要包括：復(fù)合硬質(zhì)合金法、粉末分層壓制法、金屬熔體浸漬法、缺碳硬質(zhì)合金滲碳處理法等。
1 國外梯度結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金的研究與應(yīng)用
一般認(rèn)為心部韌性好、表面硬度高的梯度結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金制品，可克服傳統(tǒng)硬質(zhì)合金耐磨性和韌性不能同時(shí)兼顧的缺點(diǎn)。因此，在提高硬質(zhì)合金制品表面硬度、同時(shí)保持甚至提高心部韌性的研發(fā)方面，國外已做了大量的開拓性工作。其中，最引人注目的是瑞典山特維克(Sandvik)公司率先采用低成本的缺碳硬質(zhì)合金滲碳技術(shù)開發(fā)出中心區(qū)域富鈷的DP(Dual Property)合金，該技術(shù)已于1985年1O月申請(qǐng)了美國專利，并于1988年3月被正式授權(quán)。DP合金技術(shù)主要包括兩個(gè)方面，首先制得含均勻細(xì)小且體積分?jǐn)?shù)可控的脫碳相的WC+λ+η(coxwyc)三相非正常組織合金，然后對(duì)此合金進(jìn)行滲碳處理，并對(duì)合金內(nèi)各梯度層的厚度進(jìn)行有效控制。它的實(shí)質(zhì)是在制取含有均勻分布的缺碳η相硬質(zhì)合金的基礎(chǔ)上，通過滲碳處理來改變合金中粘結(jié)相的分布，賦予合金不同部位以不同的性能。經(jīng)滲碳處理后制品表層的相被消除，co向中心部位遷移，使表層co含量偏低而心部仍有相存在且co含量高。這種鈷含量梯度分布的硬質(zhì)合金表層硬度高，耐磨性好，心部具有良好的沖擊韌性，合金的耐磨性和韌性得到了很好的協(xié)調(diào)，使用效果較傳統(tǒng)制品有顯著提高。
Sandvik公司屬下的采礦與工程工具公司在2O世紀(jì)80年代末已開發(fā)出3個(gè)DP球齒合金商品牌號(hào)，分別為DP55，DP60和DP65。其耐磨性與韌性均比傳統(tǒng)合金明顯提高，工作壽命更是比傳統(tǒng)硬質(zhì)合金提高3倍。例如，在石灰石隧道鉆孔中，采用帶DP55圓錐形球齒的
由于Sandvik公司的DP合金屬于專利技術(shù)，因此，國外尚無與DP合金直接相關(guān)的基礎(chǔ)研究工作詳實(shí)報(bào)道，對(duì)其強(qiáng)化機(jī)制只是簡單地用合金內(nèi)部應(yīng)力分布狀態(tài)的定性分析進(jìn)行了解釋。
