以石墨烯为碳源的硬质合金制备与性能

稀有金属材料与工程, 2016, 45(12): 3262-3266.

以石墨烯为碳源的硬质合金制备与性能

王西龙 ^1, , 宋晓艳 ^2, , 张哲旭 ^3, , 刘雪梅 ^4, , 刘兴伟 ^5, , 杨诚 ^6, , 李玉玺 ^7,

1.北京工业大学新型功能材料教育部重点实验室,北京,100124

2.北京工业大学新型功能材料教育部重点实验室,北京,100124

3.清华大学深圳研究生院,广东深圳,518055

4.北京工业大学新型功能材料教育部重点实验室,北京,100124

5.北京工业大学新型功能材料教育部重点实验室,北京,100124

6.清华大学深圳研究生院,广东深圳,518055

7.自贡长城硬面材料有限公司,四川自贡,643000

基金项目: 北京市“长城学者”计划项目(CIT&TCD20130314) 国家高技术研究发展计划(“863”计划)主题项目(SS2013AA031401) 北京市自然科学基金重点项目(2131001) 国家自然科学基金(51174009)

关键词：硬质合金 , 原位还原碳化反应 , 放电等离子烧结 , 力学性能 , 微观组织

Preparation and Mechanical Properties of Hard Metals Using Graphene as Carbon Source

Keywords： hard metals , in-situ reaction , spark plasma sintering , mechanical properties , microstructure

以N-甲基吡咯烷酮分散的石墨烯代替常规的冶金炭黑作为碳源,采用短流程原位还原碳化反应制备出纳米晶WC-Co复合粉末.采用放电等离子烧结系统对复合粉末进行快速烧结致密化.结果表明,石墨烯作为碳源可显著降低原位还原碳化反应温度,复合粉末粒径细小且分布均匀.得到的超细晶硬质合金块体材料平均晶粒尺寸约为290 nm,HV30硬度值为13.877±0.131 GPa,断裂韧性KIC值为8.3±0.1 MPa·m1/2.通过HRTEM观测表明,试样中WC/WC晶界、WC/Co相界、WC/C相界具有很高的匹配度.

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