雙盤研磨法及液相燒結製備 WC/Al-Co-Cr-Cu-Fe-Ni 超硬合金之研究

Study on Twin-Disk Milling Method and Liquid Phase Sintering for WC/Al-Co-Cr-Cu-Fe-Ni Hardmetals

鍾孟晃(CHUNG, MENGHUANG)

指導教授 ： 葉均蔚

國立清華大學/工學院/材料科學工程學系/碩士(2014年)

摘要

超硬合金含有硬質碳化物提供硬度，以及較韌的金屬黏結相以提供韌性，具有室溫高硬度，且耐高溫軟化。因此超硬合金在切削、鑽孔、模具等工具上被廣泛應用。
本研究為降低WC/Co成本及改善性質，以Al-Co-Cr-Cu-Fe-Ni取代Co，並使用雙盤研磨法進行粉末製備及液相燒結，製作WC/Al-Co-Cr-Cu-Fe-Ni超硬合金。本研究針對粉末的大量製造進行參數改良，結果發現減少單次粉末添加量、增加轉速及配合攪拌之情形下，可於增加粉末流出能力且同時維持一定的細化效果。將煤油溶劑改以黏度及表面張力皆較低的酒精做取代，可進一步增加粉末回收率達95%。將所得粉末進行傳統燒結，使用以煤油為溶劑配合磁鐵輔助攪拌研磨之粉末進行燒結，所得塊材硬度可達HV30 1385，使用以酒精為溶劑研磨經Fe變量之粉末進行燒結，所得塊材硬度可達HV30 1263，兩者韌性皆可達KIC 16.2，其韌性─硬度組合皆高於文獻中WC/Co超硬合金之KIC-Hv帶狀分布曲線之上限，顯示高熵合金黏結相配合雙盤研磨法可得低成本性質優越的超硬合金。

關鍵字

超硬合金 ； 高熵合金 ； 雙盤研磨法

參考文獻

[5] 黃聖閔, TiC與Co1.5CrFeNi1.5Ti0.5燒結瓷金之製程與機械性質研究, in 國立清華大學材料科學工程研究所碩士論文. 2006.

[6] 葉欲安, 多元高熵碳化物合成及其燒結瓷金之開發研究, in 國立清華大學材料科學工程研究所碩士論文. 2010.

[8] 陳威伶, 雙盤研磨法細化超硬合金粉末及改善超硬合金性質之研究, in 國立清華大學材料科學工程研究所碩士論文. 2013.

[9] 林敬翰, 雙盤研磨法製備超硬合金的開發, in 國立清華大學材料科學工程研究所碩士論文. 2012.

[11] Fang, Z.Z., et al., Synthesis, sintering, and mechanical properties of nanocrystalline cemented tungsten carbide - A review. International Journal of Refractory Metals & Hard Materials, 2009. 27(2): p. 288-299.