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钢铁冶金中稀土铈的作用稀土，又称稀有土元素，是指存在于地壳中的一类元素，包括镧系元素（La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu）和钪系元素（Sc、Y）等。
稀土广泛应用于许多领域，包括磁性材料、催化剂、陶瓷、玻璃、照明、颜料、荧光粉、激光材料、核工业等。
在钢铁冶金中，稀土铈是一种非常重要的添加剂。
它主要用于改善钢铁的性能和品质。
以下是稀土铈在钢铁冶金中的主要作用：1.提高钢的强度和硬度：稀土铈可以显著提高钢的强度和硬度，并改善其机械性能。
它可以与钢中的硫和氮形成稳定的化合物，细化晶粒，从而提高钢的韧性和耐热性。
2.抑制非金属夹杂物的形成：稀土铈可以有效地抑制钢中的非金属夹杂物（如氧化物、硫化物等）的形成。
这些夹杂物对钢的性能和品质有不利影响，稀土铈的添加可以减少这些夹杂物的数量和尺寸，从而改善钢的综合性能。
3.改善钢的耐蚀性：稀土铈可以提高钢的耐蚀性，延长钢的使用寿命。
它可以与钢中的氧形成稳定的氧化物膜，形成一种保护层，防止钢被氧化和腐蚀。
4.改善钢的焊接性：稀土铈可以改善钢的焊接性能，减少焊接过程中的裂纹和气孔的产生。
它可以与钢中的硫形成硫化物，有效地吸收和减少氢气的生成，从而避免气孔和裂纹的产生。
5.提高钢的热处理性能：稀土铈可以提高钢的热处理性能，使钢在热处理过程中具有良好的热稳定性和变形能力。
它可以减少钢的晶粒长大，提高晶界的稳定性和强度。
6.改善钢的切削加工性能：稀土铈可以改善钢的切削加工性能，减少切削过程中的热变形和刀具磨损。
它可以形成一种润滑膜，减少切削表面的摩擦和磨损。
总的来说，稀土铈在钢铁冶金中的作用是多方面的，它可以提高钢的强度、硬度、耐蚀性、热处理性能和切削加工性能，减少钢中的夹杂物和裂纹，改善钢的综合性能和品质。
稀土铈在钢铁工业中的应用前景广阔，对于提高钢材质量和节约能源具有非常重要的意义。
中国稀土学报科技期刊Journal of the Chinese Rare Earth Society1998年 第16卷 第1期 No.1 Vol.16 1998WC-8Co硬质合金中稀土添加剂的作用刘寿荣 梁福起(天津硬质合金研究所， 天津 300222)孙 景(天津大学， 天津300072)郝建民(天津电子材料研究所， 天津 300192) 以混合稀土氧化物为添加剂，在真空炉中于0.2 Pa、1370°C下经液相烧结30min制备加稀土的WC-8CoR硬质合金试样。
X射线衍射、扫描电镜和磁性测定的结果表明，稀土提高WC-8Co硬质合金的表面宏观压应力是强化合金的重要因素，其阻止粘结相(γ相)的fcc→hcp转变对合金强韧性的作用甚微。
稀土对WC-Co硬质合金显微结构参数无明显影响，也无W溶质对γ相的附加固溶强化效果。
关键词：稀土，WC-Co硬质合金，合金强化机理 有关稀土硬质合金的研究已取得重大进展[1～4]，普遍认为稀土元素的存在形态和分布造成了硬质合金显微结构参数、γ相结构和相变及其成分的明显变化，从而强化了硬质合金。
但有关稀土氧化物的强化效果，有待进一步证实[5]。
为此，我们以混合稀土氧化物为稀土添加剂开展了稀土对WC-Co硬质合金作用机理的研究。
1 实验部分 所用原料为还原Co粉：FSSS1.5μm，O 0.01%(wt),WC粉：FSSS1.7μm，总碳6.11% (wt)，游离碳为痕量。
考虑到在制备合金的混料与料浆烘干工序中纯稀土元素将被氧化，直接采用由CeO2(44%(wt))、La2O3(30%(wt))、Nd2O3(13%(wt))和Pr6O11(13%(wt))组成的混合稀土氧化物作为添加剂，其FSSS 粒度低于1μm，添加量约为合金Co配量的0.1%～5.0%(wt)。
加入3%(wt)石腊于酒精-汽油介质中混匀WC、Co和稀土添加剂混合料，烘干并制粒后于100 MPa下冷压成坯，在真空炉中于0.2 Pa真空度和1370°C下保温30min，经液相烧结制成加稀土的WC-8CoR和普通WC-8Co参比硬质合金试样，以正交试验法选取相应于最佳强韧性的配比成分。
在铝合金中加入微量稀土元素，能够显着改良铝合金的金相组织，细化晶粒，去除铝合金中气体和有害铝合金的耐热性、可塑杂质，减少铝合金的裂纹源，进而提升铝合金的强度，改良加工性能，还可以改良性及可锻性，提升硬度、增添强度和韧性。
稀土元素的加入使得稀土铝合金成为一种性能优秀、用途广泛的新式资料，当前稀土铝合金的产量已近全国铝产量的1／4。
稀土元素在铝合金中的作用稀土元素特别开朗，极易与气体(如氢 )、非金属 ?(如硫 )及金属作用，生成相应的稳固化合物。
稀土元素的原子半径大于常有的金属如铅、镁等，在这些金属中的固溶度极低，几乎不可以形成固溶体。
一般以为，稀土元素加入到铝合金中可起到微合金化的作用；别的，它与氢等气体和很多非金属有较强的亲和力，能生成熔点高的化合物，故它有必定的除氢、精华、净化作用；同时，稀土元素化学活性极强，它能够在长大的晶粒界面上选择性地吸附，阻挡晶粒的生长，结果致使晶粒细化，有变质的作用。
以下就这 3方面的作用详尽介绍。
1.变质作用变质办理是指在金属及合金中加入少许或微量的变质剂，用以改变合金的结晶条件，使其组织和性能得到改良的过程。
变质剂又称晶粒细化剂或孕育剂。
稀土元素的原子半径为 ?～，大于铝原子半径。
稀土元素比较开朗，它熔于铝液中，极易填充合金相的表面缺点，进而降低新旧两相界面上的表面张力，使得晶核生长的速度增大，同时还在晶粒与合金液之间形成表面活性膜，阻挡生成的晶粒长大，使合金的组织细化。
别的，铝与稀土形成的化合物在金属液结晶时作为外来的结晶晶核，因晶核数的大批增添而使合金的组织细化。
研究表示：稀土对铝合金拥有优秀的变质成效。
比如，合金化的7005铝合金铸锭自己就呈十分渺小的组织。
同时价得一提的是，稀土的变质作用拥有长效及重熔稳固性的特色，比用钠(Na) 、锶 (Sr) 等变质剂拥有显然长处。
稀土的变质作用只受共晶硅变化的影响。
2.精华、净化作用稀土元素的脱氧能力比强脱氧剂Al 、 Mg 、 Ti 等强，微量稀土就能使［ O］脱到＜ lppm( 即 <10-4 ％ )。
浅析WC-Co硬质合金研究现状字数：2834来源：中国科技博览2013年31期字体：大中小打印当页正文[摘要]我国一直以来是硬质合金的生产和消费的大国；硬质合金的产量从2003年开始一直稳居世界第一位，我国硬质合金产量达到了整个硬质合金市场产量的20%-30%。
但是现阶段我国并不是硬质合金的生产强国，这主要是由于我国硬质合金产品方面的结构和技术含量以及一些附加值都落后于国外将近10年以上。
这使得我国硬质合金生产主要集中在低档合金产品的生产，而高性能合金的技术和产品很少。
这种情况也为我国发展超细晶硬质合金技术提出了严峻的挑战。
[关键词] WC-Co硬质合金烧结中图分类号：TQ172.6+21.9 文献标识码：TQ 文章编号：1009―914X （2013）31―0607―011 WC-Co硬质合金概述WC-Co硬质合金有着“工业的牙齿”之称，其具有很好的高硬度和抗压强度以及耐磨蚀性和高硬度，在工业上面经常用于高压容器的柱塞和合成金刚石的顶锤和裁纸刀等，在军工、精密仪器和矿山工具、冶金等领域有着非常重要的地位。
航天、军工、精密仪器等行业技术上的迅猛突破，造成WC-Co硬质合金难以跟上这些行业的发展。
因此，能够生产出同时具有高强度和高硬度的纳米复合硬质合金材料的发展变得尤为重要，这样高性能的硬质合金在点阵打印机枕头和微型钻头和难加工材料道具上面有这广发的应用，有着很大的商业利益。
WC晶粒长大直接决定着硬质合金的性能，要想有效的在纳米硬质合金中控制WC晶粒长大，主要关键是对粉末制备额和烧结过程的控制，以及其原始粉末的尺寸。
通常，纳米硬质合金需要的WC粉末明显的要细于常规的WC粉末。
这样，粉末在烧结过程中才能把其能力释放出来，才能使得其快速致密化以及晶粒能够在很短时间内长大。
如何使得晶粒致密化同时防止晶粒过度长大，这需要在烧结过程中增加相应的抑制剂，或者用的烧结方法，比如压力和电磁等方法来控制晶粒长大。
因此，现在关于硬质合金的研究主要在纳米粉末的制备和烧结中如何抑制晶粒长大以及烧结工艺等方面。
WC-Co梯度硬质合金的研究现状
赵妹;李明培;林风添;刘超;蔡晓康
【期刊名称】《福建冶金》
【年(卷),期】2024(53)3
【摘要】梯度硬质合金(Gradient Cemented Carbides)基于其特殊的结构或成分梯度变化,在不同的位置具备不同的性能,使整体具有优异的综合力学性能。
介绍了粘结相梯度硬质合金、表面贫立方相梯度硬质合金、表面富立方相硬质合金和多层梯度结构硬质合金等基本制备原理、组织结构特点和性能优势,指出了梯度硬质合金的发展趋势。
【总页数】6页(P41-46)
【作者】赵妹;李明培;林风添;刘超;蔡晓康
【作者单位】厦门钨业股份有限公司;厦门金鹭特种合金有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG1
【相关文献】
1.WC-Co梯度结构硬质合金研究进展
2.WC-Co梯度结构硬质合金的研究进展
3.WC-Co功能梯度硬质合金研究进展
4.矿用WC-Co梯度硬质合金的制备及应用研究现状
5.气氛烧结法制备WC-Co梯度硬质合金的研究进展
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硬质合金刀具成分
一、硬质合金刀具简介
硬质合金刀具是指以碳化钨（WC）和钴（Co）为主要成分的刀具。
它具有极高的硬度和耐磨性，因此广泛应用于加工各种钢材、铸铁、有色金属等材料。
与高速钢刀具相比，硬质合金刀具具有更高的切削速度和更长的使用寿命，从而提高了加工效率。
二、硬质合金刀具的成分
硬质合金刀具的主要成分是碳化钨（WC）和钴（Co）。
其中，碳化钨是硬质合金刀具的主要成分，提供了刀具的高硬度和耐磨性。
钴则作为粘结剂，将碳化钨粉末粘结在一起，形成具有一定强度的硬质合金材料。
此外，为了调节硬质合金的性能，还可以添加其他元素，如碳化钛（TiC）、碳化钽（TaC）等。
这些添加元素可以改善硬质合金的韧性、抗热性、抗腐蚀性等性能。
三、硬质合金刀具成分的重要性
碳化钨的含量决定了硬质合金刀具的硬度、耐磨性和耐热性。
碳化钨含量越高，硬度越高，耐磨性越好，但韧性会降低。
因此，需要根据不同的加工需求选择不同碳化钨含量的硬质合金刀具。
钴作为粘结剂，对于保持硬质合金的结构稳定性和抗热性起着重要作用。
在高温下，钴可以减缓碳化钨的聚集速度，从而提高硬质合金的抗热性。
其他添加元素如碳化钛、碳化钽等可以改善硬质合金的韧性、抗热性和抗腐蚀性。
这些元素可以在硬质合金中形成复合碳化物，提高硬质合金的耐磨性和韧性。
四、总结
硬质合金刀具的成分对于其性能具有重要影响。
通过调整碳化钨、钴以及其他添加元素的含量，可以获得不同性能特点的硬质合金刀具，以满足不同的加工需求。
在选择和使用硬质合金刀具时，需要充分考虑其成分和性能特点，以达到最佳的加工效果。
WC-Co硬质合金的制备及其性能的影响因素研究的
开题报告
一、选题背景及意义
WC-Co硬质合金是一种具有优良性能的新型材料，在机械加工、切削加工、矿山钻探等领域具有广泛的应用前景。
本课题旨在研究WC-Co 硬质合金的制备及其性能的影响因素，以期探寻制备高性能WC-Co硬质合金的新方法和新途径。
二、研究内容及方法
1. 硬质合金制备方法的研究：包括机械合金化法、溶胶-凝胶法、等离子热喷涂法等。
2. 合金微观结构的研究：通过SEM、TEM等测试手段观察合金的微观结构，并分析其中含WC粒子的分布状态和形貌。
3. 合金硬度和抗磨性能的测试：采用万能试验机、硬度计、磨损实验机等设备，对不同制备条件下的WC-Co硬质合金进行硬度和抗磨性能测试，并分析测试结果。
4. 影响因素分析：分析制备过程中各种因素对WC-Co硬质合金性能的影响，探究制备高性能WC-Co硬质合金的新方法和新途径。
三、预期成果
本研究旨在探究WC-Co硬质合金的制备及其性能的影响因素，研究结果有望为制备高性能WC-Co硬质合金提供新方法和新途径，并为其在机械加工、矿山钻探等领域的应用提供理论和技术支持。
纳米WC-8（Fe、Co、Ni）RE硬质合金研究的开题报告一、研究背景及意义随着工业技术的不断发展，硬质合金作为一种具有优良性能的材料逐渐受到广泛的关注和应用，尤其是在机械加工、矿山开采等领域得到了广泛的应用。
然而，传统的硬质合金材料在高温和高速加工等极端环境下，容易产生严重的失效和损坏，难以满足实际工程的需要。
因此，开发一种具有高温抗磨损性能、高强度和高韧性的新型硬质合金材料势在必行。
纳米WC-8（Fe、Co、Ni）RE硬质合金是一种由WC纳米晶和8%（Fe、Co、Ni）RE合金结合而成的新型硬质合金材料。
其具有高硬度、高韧性、高温抗磨损等优点，在高速切削、焊接等领域具有广泛的应用前景。
因此，对纳米WC-8（Fe、Co、Ni）RE硬质合金材料的研究具有重要的意义。
二、研究目标和内容本研究旨在通过实验研究和理论模拟等方法，对纳米WC-8（Fe、Co、Ni）RE硬质合金材料进行深入的研究，主要包括以下方面：1. 研究不同材料配比下纳米晶WC的制备工艺及其微观结构与性能特征。
2. 研究不同加工工艺对纳米WC-8（Fe、Co、Ni）RE合金的微观结构和力学性能的影响，实验测试其硬度、拉伸强度、冲击韧性、断裂韧度等性能指标。
3. 基于第一性原理计算方法，研究纳米WC-8（Fe、Co、Ni）RE合金材料的电子结构和物理性质。
4. 根据实验和理论分析结果，探究纳米WC-8（Fe、Co、Ni）RE合金材料的力学性能与其微观结构之间的关系，并进一步优化材料配比和加工工艺。
三、研究方法和技术路线1. 纳米WC的制备工艺研究利用典型的高压浸渍-脱碳法制备纳米晶WC，并采用扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）等方法对其微观结构和形貌进行观察和分析。
2. 材料性能测试与分析通过恒载荷压痕法测试纳米WC-8（Fe、Co、Ni）RE合金材料的硬度，通过拉伸试验和冲击试验等测试方法对其力学性能进行测试，并利用光学显微镜和SEM等手段观察和分析材料失效的断口和破坏模式，从而探究力学性能与材料微结构之间的关系。
WC硬质合金的属性常用的硬质合金以 WC为主要成分，根据是否加入其它碳化物而分为以下几类：1、钨钴类（ WC+Co）硬质合金（ YG）它由 WC和 Co组成，具有较高的抗弯强度的韧性，导热性好，但耐热性和耐磨性较差，主要用于加工铸铁和有色金属。
细晶粒的 YG类硬质合金（如 YG3X、YG6X），在含钴量相同时，其硬度耐磨性比 YG3、 YG6高，强度和韧性稍差，适用于加工硬铸铁、奥氏体不锈钢、耐热合金、硬青铜等。
2、钨钛钴类（ WC+TiC+Co）硬质合金（ YT）由于 TiC的硬度和熔点均比 WC高，所以和 YG相比，其硬度、耐磨性、红硬性增大，粘结温度高，抗氧化能力强，而且在高温下会生成 TiO 2,可减少粘结。
但导热性能较差，抗弯强度低，所以它适用于加工钢材等韧性材料。
3、钨钽钴类（ WC+TaC+Co）硬质合金（ YA）在 YG类硬质合金的基础上添加 TaC(NbC),提高了常温、高温硬度与强度、抗热冲击性和耐磨性，可用于加工铸铁和不锈钢。
4、钨钛钽钴类（ WC+TiC+TaC+Co） )硬质合金 (YW)在 YT类硬质合金的基础上添加 TaC(NbC),提高了抗弯强度、冲击韧性、高温硬度、抗氧能力和耐磨性。
既可以加工钢，又可加工铸铁及有色金属。
因此常称为通用硬质合金（又称为万能硬质合金）。
目前主要用于加工耐热钢、高锰钢、不锈钢等难加工材料。
5、WC: 分子量 195.86; Tungsten carbide性质：化学式WC。
黑色六方结晶。
密度15.63g/cm3(18℃)。
熔点(2870±50)℃。
沸点6000℃。
莫氏硬度约9、不溶于水，溶于硝酸和氢氟酸的混合液和王水。
耐酸性强。
硬度高。
弹性模量大。
导电度为金属的40％。
化学性质稳定。
低于400℃时不与氯气作用。
用炭黑与钨粉加热至1400～1500℃制得。
大量用作高速切削车刀、窑炉结构材料、喷气发动机部件、金属陶瓷材料、电阻发热元件等制得。
硬质合金的晶粒长大及抑制机理摘要：硬质合金以其优异的使用性能获得越来越多的关注，细小晶粒的硬质合金不仅具有高的硬度和耐磨性，还有着不错的断裂韧性。
然而在烧结过程下，其晶粒容易发生长大现象，限制了其合金的使用性能。
本文综述了国内外硬质合金的发展、WC晶粒的生长方式、晶粒长大抑制剂的种类、添加方式等方面内容，重点对不同抑制剂的作用机理、添加量及复合抑制剂对抑制WC的生长做了分析，并就最近有关WC晶粒生长的研究作了介绍。
硬质合金，顾名思义，就是以难熔金属硬质化合物（硬质相或陶瓷相）为基，以金属为粘结相（粘结剂），然后以粉末冶金技术制得的高硬度和高耐磨的材料，亦称之“金属陶瓷材料”。
硬质合金拥有优异的使用性能，如高的硬度、弹性模量和低的膨胀系数，被誉为“工业的牙齿”，广泛的应用到切削刀具、耐磨零件等，其在切削加工、地质勘探、矿山开采和石油钻井等领域有着不可或缺的地位。
在其应用领域里，硬质合金材料存在的最突出问题就是加工过程中出现WC晶粒长大现象。
由于过大的WC晶粒会弱化基体界面，并损伤其成品工具的强度，而且大的晶体能充当裂纹形核点，导致脱层、碎裂和裂纹的产生。
对于控制生产过程中硬质合金中WC晶粒的长大，在工业的应用里有重要的价值。
抑制WC晶粒长大的途径有两种：一、改进加工工艺参数，如适当的降低反应温度和缩短反应时间，这样能够让液态Co有更好的流动性，且分布也更均匀，使得WC的润湿性会更好，达到细化WC晶粒的目的；二、添加晶粒长大抑制剂，查尔姆斯理工大学的研究者在生产工艺中对硬质合金材料原子尺度的结构进行控制并发现，添加微量的V可使硬质合金的晶粒尺寸减小到原有尺寸的1/10。
1 硬质合金的发展硬质合金自1923年被德国人Schroter 发明以来，由于它的优异性能使得在各项工业应用领域有着不可或缺的作用，所以人们就没停止过对改善其使用性能的研究。
世界硬质合金的发展如表1所示。
我国的硬质合金产业起步较晚，总产量低，设备落后，与发达国家的差距十分明显。
中国稀土学报科技期刊Journal of the Chinese Rare Earth Society1998年 第16卷 第1期 No.1 Vol.16 1998WC-8Co硬质合金中稀土添加剂的作用刘寿荣 梁福起(天津硬质合金研究所， 天津 300222)孙 景(天津大学， 天津300072)郝建民(天津电子材料研究所， 天津 300192) 以混合稀土氧化物为添加剂，在真空炉中于0.2 Pa、1370°C下经液相烧结30min制备加稀土的WC-8CoR硬质合金试样。
X射线衍射、扫描电镜和磁性测定的结果表明，稀土提高WC-8Co硬质合金的表面宏观压应力是强化合金的重要因素，其阻止粘结相(γ相)的fcc→hcp转变对合金强韧性的作用甚微。
稀土对WC-Co硬质合金显微结构参数无明显影响，也无W溶质对γ相的附加固溶强化效果。
关键词：稀土，WC-Co硬质合金，合金强化机理 有关稀土硬质合金的研究已取得重大进展[1～4]，普遍认为稀土元素的存在形态和分布造成了硬质合金显微结构参数、γ相结构和相变及其成分的明显变化，从而强化了硬质合金。
但有关稀土氧化物的强化效果，有待进一步证实[5]。
为此，我们以混合稀土氧化物为稀土添加剂开展了稀土对WC-Co硬质合金作用机理的研究。
1 实验部分 所用原料为还原Co粉：FSSS1.5μm，O 0.01%(wt),WC粉：FSSS1.7μm，总碳6.11% (wt)，游离碳为痕量。
考虑到在制备合金的混料与料浆烘干工序中纯稀土元素将被氧化，直接采用由CeO2(44%(wt))、La2O3(30%(wt))、Nd2O3(13%(wt))和Pr6O11(13%(wt))组成的混合稀土氧化物作为添加剂，其FSSS 粒度低于1μm，添加量约为合金Co配量的0.1%～5.0%(wt)。
加入3%(wt)石腊于酒精-汽油介质中混匀WC、Co和稀土添加剂混合料，烘干并制粒后于100 MPa下冷压成坯，在真空炉中于0.2 Pa真空度和1370°C下保温30min，经液相烧结制成加稀土的WC-8CoR和普通WC-8Co参比硬质合金试样，以正交试验法选取相应于最佳强韧性的配比成分。
用D/MAX-RC X射线衍射仪(50 kV、180 mA)分析合金试样的相组成、γ相结构组成(fcc γ和hcp γ相的相对比例)。
以WC相的(211)面作为衍射面，以衍射面法线与试样表面法线间夹角ψ0为0°和45°测定试样表面宏观应力。
采用交替腐蚀、机械抛光法制备金相试样，用X-650型扫描电镜(SEM)测定显微结构参数并观察断裂形貌特征。
用SM8100型磁性测定仪测定比饱和磁化强度4πσ[6]，并用LDJ8400型仪测定矫顽力H c后，计算得到比矫顽力H SC以评估合金试样的断裂韧性K IC[7,8]，并与断裂形貌特征对比。
2 结果和讨论 2.1 合金性能 稀土氧化物添加剂对WC-8Co硬质合金的密度d和硬度HV影响很小。
但添加适量稀土氧化物(约为Co配量的0.2%～0.5%)后，WC-8Co合金的4πσ明显增加、H SC明显下降、抗弯强度σbb约提高10%，过量添加则引起σbb下降(表1)。
由K IC～H SC关系[7]可评估加入稀土氧化物能明显提高WC-8Co合金的K IC值，这与用SEM所观察到的断裂形貌特征的变化一致(图1)。
表1 WC-8CoR硬质合金性能稀土氧化物 添加量/%(wt)d/(103*kg*m-3)HV/kMPa4πσ/(A*m2*kg-1)H C/(104*A*m-1)H SC/(A*m2*kg-1)σbb/MPaK IC/(MPa*m1/2)014.6613.96129.5 1.0720.737188414.71 0.214.6814.00135.7 1.0370.706207316.02 0.514.6913.92136.9 1.0290.701210016.23 0.814.6914.00130.1 1.0560.719179815.3846-1.gif (50072 bytes)图1 WC-8Co合金的断裂形貌(a) 不含稀土； (b) 含0.25%(wt)混合稀土氧化物 2.2 γ相成分 已有的文献报道均是以能谱分析(EDS)测定结果判定加稀土后WC-8Co合金γ相中W固溶度增加。
但是，WC-Co合金的γ相夹层通常很薄，如WC-8Co合金的γ层厚低于0.3μm，且γ相夹层中还存在大量的微晶WC。
因此，WC晶粒的存在势必导致EDS 测定结果的较大误差和数值分散；WC-Co合金的磁性(4πσ)只取决于γ相含量和成分，不受非磁性WC相的制约，故可由加稀土后4πσ的增加精确判定γ相中W固溶度的下降[6,9]。
因而混合稀土氧化物添加剂未能导致W对γ相的附加固溶强化效果。
γ相中W固溶度下降既能提高γ相对WC相的润湿性而强化WC-γ相界，也能提高γ相的延展性。
因此，添加混合稀土氧化物能改善WC-Co合金的断裂韧性K IC。
WC-Co系硬质合金状态图沿Co-WC线的垂直截面如图2[10]所示，工业WC-Co合金属于过共晶合金。
高温下， 液态γ相中WC的平衡浓度随温度下降沿液相线EC逐渐下降，至共晶温度(1340°C)，γ液相中WC浓度最低(相当于C点成分)，该浓度是WC相向γ液相溶解和由γ液相中再析出这两种相反过程动平衡的结果，只取决于共晶温度的高低而和γ液相所保持的时间无关。
继续降温，固态γ相中WC浓度沿固相线BD逐渐下降。
由于实际冷速难以保证系统处于完全平衡状态，且W在固态γ相中的脱溶(扩散)速度极慢[11]，故室温γ相中WC的固溶度基本上处于B点成分附近。
若共晶线(凝固温度)下降，如达到B′C′线，由以上分析，则室温γ相中WC固溶度将相应地下降至B′点附近成分。
这与烧结后合金中γ液相保持时间无关。
由于γ液相中C浓度远较W 浓度为低[12]，故以上所论WC在γ相中的固溶基本上可以认为是W的固溶。
因此，γ液相凝固温度越低，室温固态合金γ相中W浓度也越低。
文献[3]报道称稀土可使WC-Co合金γ液相凝固温度降低约30°C，这应是添加稀土后γ相中W固溶度下降的原因。
47-1.gif (9742 bytes)图2 WC-Co系状态图沿Co-WC线的垂直截面 2.3 合金的显微结构 本研究结果表明，添加混合稀土氧化物未引起WC晶粒度、γ相体积分数和γ相平均自由程发生明显变化， 也未抑制不连续长大的粗晶WC的出现(图3)。
47-2.gif (52432 bytes)图3 WC-8Co合金的显微结构(a) 未加稀土； (b) 加入0.25%(wt)混和稀土氧化物 2.4 γ相的fcc→hcp相变 机械抛光制样过程及采用电解法选择腐蚀WC相以富集γ相的过程都会引起合金试样中WC相和γ相间的固有应力状态的变化，即都会引起应力诱导γ相的fcc→hcp相变[13]，从而改变试样中固有的γ相结构组成，给γ相结构组成的测定结果带来误差。
本工作所采用的腐蚀和机械抛光交替进行的制样过程能最大限度地减少这种影响。
如直接测定WC-8Co合金的腐蚀抛光试样所得hcp γ相约为γ相总量的10%，远低于用电解富集γ相方法所测结果(38%)。
由于在室温以上冷却过程中WC-Co系合金的γ相的fcc→hcp相变主要以扩散型机制(辅以M s型机制)进行[14]，故室温固态γ相中hcpγ相的比例很小，Кудрявцева В等甚至认为室温WC-20Co合金的γ相全部都是fcc型结构[15]。
虽然本研究结果也证实添加混合稀土氧化物也可阻止γ相的fcc→hcp相变，但由于通常室温下未加稀土的WC-8Co合金γ相中hcp γ相的固有比例甚少，所以加稀土阻止γ相相变的作用对合金强度的提高贡献不大。
加之室温以上合金冷却期间γ相的fcc→hcp相变主要遵循扩散型机制进行，故稀土阻止γ相的M s型转变对合金强度的提高效果甚微。
2.5 合金表面宏观应力 对试样表面宏观应力的测定表明，添加稀土氧化物能明显提高WC-8Co合金的表面宏观压应力(图4)。
48-1.gif (11375 bytes)图4 WC(211)面的X射线强度曲线(a) 不含稀土； (b) 含0.25%(wt)混合稀土氧化物 综上所述，除众所周知的稀土能提高WC相和γ相的界面强度外，表面宏观压应力增加应是混合稀土氧化物添加剂提高WC-Co合金强度的一个重要原因。
3 结论 1. 除强化WC相和粘结相(γ相)的界面外，合金表面宏观压应力增加也是混合稀土氧化物添加剂提高WC-Co硬质合金强度的重要原因。
2. 稀土阻止γ相的fcc→hcp相转变对合金强韧性的改善作用甚微。
3. 混合稀土氧化物添加剂对WC-Co合金显微结构参数无明显影响，也不引起W溶质对γ相的附加固溶强化效果。
参考文献 1 尤力平，刘少峰，贺从训，等.含钇WC-Co系硬质合金中钇相的电子显微镜研究. 中国稀土学报，1990，8(4)：371. 2 He Congxun, Wang Youming, Lin Chenguang, et al. Effects of rare earth elements on properties and structure of WC-Co cemented carbide. Rare Metals, 1991, 10(3): 224. 3 Lin Chenguang. Composition, morphology and distribution of RE element containing phases in cemented carbide. International Journal of Refractory Metals & Hard Materials, 1992, 11(5): 295. 4 邬荫芳，袁逸.稀土强化规律及作用机理的探讨.颜兴国主编.第六次全国硬质合金学术会议文集，云南大理，1995，236. 5 梁平，苏华，姜宁.加稀土元素的硬质合金的发展概况.硬质合金，1989，6(1)：31. 6 刘寿荣.用磁性法测定两相WC-Co硬质合金的碳含量.中国有色金属学报，1995，5(1)：79. 7 刘寿荣.WC-Co硬质合金断裂韧性的非破坏性鉴定.有色金属，1995，47(4)：75. 8 刘寿荣，刘宜.WC-Co硬质合金断裂韧性评估.机械工程材料，1997，21(1)：33. 9 Freytag J, Walter P, Exner H E. Charakterisierung bindephase von WC-Co hartmetallen 00.ber magnetische eigenschaften. Z.Metallkunde, 1978, 69(8): 546. 10 株州硬质合金厂著. 硬质合金的生产. 北京： 冶金工业出版社， 1974. 249. 11 Exner H E. Qualitative and quantitative interpretation of microstructures in cemented carbides. In: Viswanadham R K, Rowdiffe D J, Gurland J, ed. Science of Hard Materials. New York: Plenum Press, 1983. 239. 12 刘寿荣.WC-Co硬质合金的γ相成分.有色金属，1997，49(3)：77. 13 郝建民，王利杰，刘寿荣，等.钴相变的X射线衍射研究.金属学报，1994，30 (1)：B45. 14 Liu Shourong, Liu Yi. β→α transformation of γ-phase in WC-Co cemented carbides. J.Mater.Sci.Technol., 1996, 12(5): 398. 15 Кудрявцева Β И, Чапорова И Η, Вараксина A B. Термообработка. Твердых сплавов WC-Co иизделий из них. порошковая металлургия, 1987, (5): 56. Mechanism of Rare Earth Additive on Cemented Carbides Liu Shourong, Liang Fuqi(Tianjin Institute of Hard Alloy, Tianjin 300222, China), Sun Jing(Tianjin University, Tianjin 300072, China), Hao Jianmin (Institute of Tianjin Electronic Materials, Tianjin 300192, China) The rare earth-bearing WC-8CoR cemented carbides samples were made by liquid-phase sintering in vacuum furnace under 0.2 Pa at 1370 °C for 30 min taking mischmetal oxides as the additive. Results of X-ray diffraction analysis, scanning electronic microscope determination and magnetism measurement show that raising of the macro-pressure stress on WC-8Co alloy sample surface by the rare earths is the important strengthening factor, the effect of stopping fcc→hcp transformation of γ-phase on raising the alloy strength by adding rare earths is very little. There are no significant effect of the rare earths on the alloy microstructure parameters and no additional strengthing effect of W solute on γ-phase. Keywords: Rare earths, Cemented carbides, Rare earth oxides收稿日期：1996-11-07。
