1前言

可以批量生产同一形状产品的模具是现代产业中不可或缺的存在。模具通常选用高硬度、高韧性的金属材料，材料的耐磨性与硬度有关，使用寿命则与韧性相关。但是，硬度和韧性的关系是相互矛盾的，所以很难同时赋予这两种特性。因此，制作了将高硬度材料（超硬材料）和高速钢（高韧性材料）组合成的复合材料，尝试获得可以兼顾高耐磨性和高韧性的新型模具材料。在该复合材料中，进行调和组织复合控制。所谓调和组织复合是指配置在三维网络区域的组织和配置在网络区域之间的分散组织的复合组织。本研究中，制备了在网络区域具有高硬度的超硬合金、在分散区域具有高韧性高速钢的调和组织复合材料，并对其显微组织、磨损性和冲击特性进行详细研究。

2试验方法

本研究采用了超硬合金粉末（WC-13%Co）和高速钢粉末（Fe-1.27C -4.12Cr- 4.92Mo-2.92V-5.89W）。在由SKD11材料制的碾磨容器中，准备15g超硬合金粉末和35g高速钢粉末的混合粉末，使重量比为3∶7。此外，为使重量比为混合粉末∶球=1∶2，封装了超硬球（?5mm）。在氩气氛围中转速为150转/分、碾磨时间为345.6ks的条件下，进行了机械碾磨处理（每3.6ks反向旋转一次）。在烧结压力为100MPa、烧结温度为1223K和1173K，保持0.6ks的条件下，将45-100μm的碾磨粉末进行放电等离子体烧结。磨损试验采用CSEM公司生产的球盘式摩擦磨损试验机（TRIBOMETER），在负载荷重10N、旋转半径3mm、转速300转/分、滑动距离56.5m的条件下进行了试验。计算出比磨损量，评价了磨损特性。作为冲击特性评价，在冲击杆发射压力1.0-1.5MPa的条件下进行了分离式霍普金森杆压缩冲击试验。

3试验结果

图1是超硬合金/高速钢调和组织复合材料的电子显微镜照片。可以看出浅对比度是超硬材料区域，以网络状连接整个组织。深对比度是高速钢区域，分散配置在超硬材料的网络区域之间。图2是超硬合金/高速钢调和组织复合材料的超硬材料体积分数变化带来的比磨损量变化。超硬合金/高速钢调和组织复合材料的比磨损量，1223K的烧结体为3.23×10^-15m³/Nm，1173K的烧结体为2.12×10^{- 15}m³ /Nm。从复合测量的观点来看，超硬合金体积分数为30%的比磨损量显示优良的值。另外，超硬合金/高速钢调和组织复合材料直至破坏的冲击吸收能量密度为约500MJ/m³，是超硬材料冲击吸收能量密度的约2倍。综上所述，超硬合金/高速钢调和组织复合材料是一种高耐磨损性、耐冲击特性（韧性）优良的材料。 （全荣）