前言

WC硬质合金因其高硬度、高耐磨性和良好的热稳定性而被广泛应用于切削工具、模具和耐磨零件等领域。然而，传统WC硬质合金在烧结过程中易发生晶粒长大，导致力学性能下降，限制了其使用寿命。因此，研究新型WC硬质合金的制备工艺及其性能具有重要意义。

本文旨在通过热压烧结工艺，以Al0.5CoCrFeNiTi0.5高熵合金为粘结剂，制备新型WC/Al0.5CoCrFeNiTi0.5硬质合金，以抑制传统WC硬质合金在烧结过程中的晶粒长大，并提高其使用寿命。研究包括制备粘结剂含量分别为17wt.%、20wt.%和25wt.%的WC/Al0.5CoCrFeNiTi0.5硬质合金，并以相同工艺制备WC/20wt.%Co作为对照样品。通过对比分析，探究了新型硬质合金的微观组织、力学性能及其在室温和800℃高温下的摩擦磨损性能。

实验方法

采用热压烧结工艺，以Al0.5CoCrFeNiTi0.5高熵合金为粘结剂，制备了粘结剂含量分别为17wt.%、20wt.%和25wt.%的WC/Al0.5CoCrFeNiTi0.5硬质合金。同时，以相同工艺制备了WC/20wt.%Co硬质合金作为对照样品。

通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察了硬质合金的微观组织；利用硬度计和断裂韧性测试仪测试了硬质合金的力学性能；采用摩擦磨损试验机研究了硬质合金在室温和800℃高温下的摩擦磨损性能。

结果与讨论

微观形貌分析

图2展示了WC/Al0.5CoCrFeNiTi0.5硬质合金的SEM和TEM照片。从图中可以看出，以Al0.5CoCrFeNiTi0.5为粘结剂的新型硬质合金具有超细晶结构，晶粒尺寸明显小于传统WC/Co硬质合金。这种超细晶结构有助于提高硬质合金的力学性能。

力学性能

图3列出了不同粘结剂含量WC/Al0.5CoCrFeNiTi0.5硬质合金的硬度和断裂韧性。

其中，WC/20wt.%Al0.5CoCrFeNiTi0.5硬质合金具有最好的综合力学性能，硬度和断裂韧性分别为（2389±12）HV30和（15.95±0.5）MPa·m1/2，均优于相同工艺制备的WC/20wt.%Co硬质合金。

摩擦磨损性能

图4和图6分别展示了室温下和800℃高温下WC/Al0.5CoCrFeNiTi0.5硬质合金的摩擦系数和磨损率。在室温下，WC/17wt.%Al0.5CoCrFeNiTi0.5硬质合金的磨损率最小，耐磨性能最佳；而在800℃高温下，WC/20wt.%Al0.5CoCrFeNiTi0.5硬质合金的摩擦系数和磨损率均较低，表现出较好的高温耐磨性能。

结论

本文采用热压烧结工艺，以Al0.5CoCrFeNiTi0.5高熵合金为粘结剂，成功制备了新型WC/Al0.5CoCrFeNiTi0.5硬质合金。研究结果表明，该新型硬质合金具有超细晶结构，其综合力学性能优于传统WC/Co硬质合金。在室温和800℃高温下，新型硬质合金均表现出较好的摩擦磨损性能，具有广阔的应用前景。

同样作为表面增强工艺，纳米蒸气粉体包覆技术则通过丝材电爆制粉工艺，为微米粉末赋予了纳米级的独特性质。

纳米蒸气粉体包覆工艺

纳米蒸气粉体包覆指的是利用丝材电爆制粉工艺，在微米金属/非金属粉末表面包覆纳米金属粉末层，两者间形成熔融焊接结合，从而使初始粉末获得更加活跃的理化性能。

其原理是利用丝材电爆制备金属纳米粉的原理，同时在与金属丝同轴且呈圆柱形的空间内分布基体微米粉末（金属或非金属），使之形成含微米粉体的“气柱”。金属丝电爆气化后产生的纳米蒸气和基体粉末碰撞，使纳米金属蒸汽在基体粉末表面冷凝，形成被纳米金属层包覆的复合微米粉。通过控制基体粉末的循环时间、金属丝的直径、单次电爆炸的金属丝长度、电爆频率，实现基体粉末表面金属包覆量的控制。