納米超細(xì)結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金將成為未來技術(shù)發(fā)展的新方向。普通結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金的耐磨性和韌性是相互排斥的,協(xié)調(diào)這一矛盾一直是硬質(zhì)合金研究的重點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)硬質(zhì)合金具有一定的粘結(jié)相含量時(shí),當(dāng)碳化鎢(WC)的晶粒尺寸減小到小于0.8μm時(shí),不僅合金的硬度增加,而且強(qiáng)度也增加。如果進(jìn)一步減少,增加會(huì)更加明顯。
這種高硬度、高強(qiáng)度的硬質(zhì)合金刀具在加工硬脆材料(如冷鑄鐵等)時(shí)表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。 WC-10Co超細(xì)硬質(zhì)合金的硬度(HRA)可達(dá)93,橫向斷裂強(qiáng)度大于5000MPa。納米和超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金具有普通硬質(zhì)合金無法比擬的優(yōu)越性能,滿足現(xiàn)代加工工業(yè)和新材料特殊應(yīng)用的加工要求的能力大大提高。納米和超細(xì)結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金的“雙高”(高耐磨、高韌性)性能特別適用于制造適應(yīng)高負(fù)荷、高應(yīng)力磨損、鋒利和剛性的工具和模具,如印刷電路板 (PCB) 微型鉆頭、V-CUT 刀具、銑刀等。
關(guān)于納米和超細(xì)結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金的晶粒尺寸,目前還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。一般認(rèn)為,粒徑小于0.5μm的硬質(zhì)合金是超細(xì)硬質(zhì)合金,粒徑小于0.2μm的硬質(zhì)合金是納米硬質(zhì)合金。在這方面,瑞典山特維克和德國粉末冶金協(xié)會(huì)的分類標(biāo)準(zhǔn)比較權(quán)威。
20世紀(jì)90年代以來,超細(xì)甚至納米級(jí)硬質(zhì)合金生產(chǎn)的研發(fā),圍繞晶粒細(xì)化成為硬質(zhì)合金技術(shù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)。 1989年,美國羅格斯大學(xué)率先研制成功納米結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金并獲得專利。納米結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金的問世,是硬質(zhì)合金領(lǐng)域具有劃時(shí)代意義的重大突破,開辟了解決硬質(zhì)合金強(qiáng)度與硬度矛盾的新途徑。