《表2 不同氧含量的WC-FeAl复合材料的特点及力学性能[28]》

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《不同粘结相碳化钨基硬质合金的研究与应用（Ⅱ）》

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Furushima等人[28]研究了碳化物添加剂和氧含量对真空烧结制备WC-FeAl复合材料的WC晶粒尺寸和力学性能的影响。研究表明，碳化物添加剂VC和Cr3C2能够抑制WC-FeAl复合材料中WC晶粒长大，提高了维氏硬度，但降低了横向断裂强度，这与WC-Co相似。另一方面，在WC-FeAl中加入一定量的氧也抑制了WC晶粒的长大，且同时提高了硬度和强度。如表2所示，氧含量最低的样品O-3表现出最大的平均晶粒尺寸，随着氧含量增加，WC晶粒尺寸减小，这说明WC晶粒长大受氧含量的影响。研究发现，WC-FeAl复合材料的力学性能（维氏硬度、断裂韧性和TRS）均随氧含量的增加而增加。作者分析认为，氧含量与硬度的关系与α-Al2O3的生成及WC晶粒尺寸的变化相关，生成的α-Al2O3使粘结相变硬，导致总硬度增加。氧含量越高，断裂韧性越高，这是由于结晶生长的WC晶粒数量较少所致。细小晶粒与长大的WC晶粒混合，形成较弱的WC/WC界面，容易产生裂纹扩展。TRS的急剧变化与WC晶粒尺寸有关，细小的WC晶粒明显提高了复合材料的TRS值。一方面，较高的氧含量导致较低的碳含量，这是因为加热过程中会产生CO2，碳含量的缺乏很有可能导致η相（如Fe3W3C）的形成，从而抑制WC晶粒的生长。另一方面，FeAl粘结相与氧在WC/WC界面上生成α-Al2O3相，界面上某些物质的生成抑制了晶粒的长大。结果表明，氧是WC-FeAl体系中最有效的WC晶粒尺寸控制剂之一。