碳化鎢基硬質(zhì)合金

鎢的碳化物具有高的硬度、耐磨性和難熔性。這些合金含有85%--95%的碳化鎢和5%--14%的鈷，鈷是作為粘結(jié)劑金屬，它使合金具有必要的強度。主要用于加工鋼的某些合金中，還含有鈦、鉭和鈮的碳化物。所有這些合金都是用粉末冶金法制造的。當加熱到1000--1100℃時，它們?nèi)跃哂懈叩挠捕群湍湍バ?。硬質(zhì)合金刀具的切削速度遠遠地超過了的工具鋼刀具的切削速度。硬質(zhì)合金主要用于切削工具、礦山工具和拉絲模等。

熱強和耐磨合金

作為難熔的金屬鎢是許多熱強合金的成分，如3%--15%的鎢、25%--35%的鉻、45%--65%的鈷、0.5%--0.75%的碳組成的合金，主要用于強烈耐磨的零件，例如航空發(fā)動機的活門、壓模熱切刀的工作部件、渦輪機葉輪、挖掘設備、犁頭的表面涂層。

在航空火箭技術(shù)中，以及要求機器零件，發(fā)動機和一些儀器的高熱強度的其它部門中，鎢和其它給熔金屬(如鉭、鈮、鉬、錸)的合金用作熱強材料。

無磁硬質(zhì)合金材料的研發(fā)和生產(chǎn)是新型硬質(zhì)合金材料意義重大的表現(xiàn)。硬質(zhì)合金是以元素周期表第ⅣA、ⅤA、ⅥA族難熔金屬碳化物(如碳化鎢WC)，以鐵族過渡族金屬(鈷Co、鎳Ni、鐵Fe)作為粘結(jié)相，通過粉末冶金工業(yè)燒結(jié)而成。以上碳化鎢都是無磁的，而Fe、Co、Ni都是有磁的，其居里點分別為770℃、1120℃、354℃。其中Ni(鎳)的居里點相對較低，可以通過一些方法將其降至室溫以下，用Ni做粘結(jié)劑是制取無磁合金的必備條件。

獲得WC-Ni系無磁硬質(zhì)合金有以下方法：

1.嚴格控制碳含量

WC-Ni合金和WC-Co合金一樣，碳含量是影響W在粘結(jié)相中固容量的主要因素，即合金中碳化合物相的碳含量越低，Ni粘結(jié)相中W的固溶量越大，其變化范圍約在10~31%。當W在Ni粘結(jié)相中的固溶量超過17%時，合金就呈無磁性。這種方法的實質(zhì)是通過降低碳含量，提高W在粘結(jié)相中的固溶量來獲得無磁硬質(zhì)合金。實際通常采用碳含量低于理論碳含量的WC粉，或在混合料中加入W粉的方法來達到生產(chǎn)低碳合金的目的。不過，單純利用控制碳含量的方法來制取無磁合金是非常困難的。

2.添加鉻Cr、鉬Mo、鉭Ta

高碳的WC-10%Ni(wt%重量百分比)合金在常溫下呈鐵磁性，如果以金屬的形式添加0.5%以上的Cr、Mo和1%以上的Ta，可使高碳合金由鐵磁性轉(zhuǎn)變?yōu)闊o磁性。添加Cr，合金磁性與碳含量無關，Cr在合金粘結(jié)相中與W一樣大量固溶的結(jié)果。而添加Mo、Ta的合金只能在一定的碳含量下轉(zhuǎn)變?yōu)闊o磁合金。由于Mo、Ta在粘結(jié)相中固溶量較少，大部分Mo、Ta只是奪取WC中的碳形成了相應的碳化物或碳化物固溶體，所以合金成分向低碳側(cè)偏移，從而引起W在粘結(jié)相中的固溶量增加。也就是說，添加Mo、Ta的方法實際上還是通過降低碳含量來獲得無磁合金，雖然不如添加Cr容易控制，但比純WC-10%Ni合金在控制碳含量方面相對容易些，含碳量的范圍由5.8~5.95%拓寬至5.8~6.05%。

3.添加NiB或AI

以含硼1~8的NiB(硼化鎳)為粘結(jié)相，以WC、TiC(碳化鈦)、TaC(碳化鉭)等為硬質(zhì)相，通過1300~1450℃真空燒結(jié)制成的。當粘結(jié)相中硼含量大于8%時，抗彎強度明顯下降。這種合金之所以能獲得無磁性，推斷是由于硼在合金粘結(jié)相中固溶而使合金居里點降低，或者是由于硼與WC反應生成新的硬質(zhì)相而使合金變成低碳合金的結(jié)果。在WC-Ni系硬質(zhì)合金中添加Al,如成分為WC-0.75%Al-14.25%Ni的合金，這種合金在室溫下呈弱磁性，其抗彎強度為1670MPa，硬度為87.4HRA。

在無磁合金的生產(chǎn)制備方法中，第二種方法在生產(chǎn)中得到了實際應用。種方法因工藝難以控制，第三種方法因為性能較差而沒有實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

就第二種方法來說，雖然可以滿足生產(chǎn)無磁硬質(zhì)合金的要求，但還存在一些問題。碳含量是生產(chǎn)無磁合金中比較難準確控制的因素，也是獲得正常性能硬質(zhì)合金的基本前提。W-C-Ni三元系能得到正常組織結(jié)構(gòu)(二相區(qū))的碳成分范圍比較窄，而其中能夠獲得無磁合金的范圍更窄。在工業(yè)生產(chǎn)條件下，比較難以保證合金組織在二相區(qū)中的無碳區(qū)。如果希望合金無磁，往往控制碳含量在二相區(qū)的低碳側(cè)，如果碳含量過低，就會析出θ相，從而嚴重影響合金機械性能。雖然添加Mo、Ta等合金元素可使合金粘結(jié)相二相區(qū)中無碳區(qū)的范圍增大，但增寬幅度畢竟有限。

對于添加Cr生產(chǎn)無磁合金的方法來說，其磁性不依賴合金碳含量的變化。但是加入Cr3C2(碳化鉻)后合金的強度會受到影響。生產(chǎn)的無磁硬質(zhì)合金，無磁的重要指標是磁導率偏高，其機械性能(強度、硬度、耐磨性等)有待進一步提高

為有金屬光澤的灰黑色金屬（體心立方結(jié)晶）。熔點3400℃。沸點5555℃。鎢的硬度是金屬中硬的，經(jīng)過燒結(jié)的鎢條的硬度為200～250,經(jīng)過旋錘的鎢棒為350~400。溶于硝酸和氫氟酸的混酸。與氫氧化鈉和碳酸鈉的混合物熔融。微溶于硝酸、硫酸、王水；不溶于水，氫氟酸、氫氧化鉀。鎢有兩種變型，a和B。在標準溫度和常壓下，a型是穩(wěn)定的體心立方結(jié)構(gòu)。B型鎢只有在有氧存在的條件下才能出現(xiàn)。它在630℃以下是穩(wěn)定的，在630℃以上又轉(zhuǎn)化為a鎢，并且這一過程是不可逆的。