[发明专利]一种强流脉冲电子束辐照WC-Ni硬质合金

说明书

为了改善WC‑Ni硬质合金的硬度、耐磨性，制备了一种强流脉冲电子束辐照WC‑Ni硬质合金。采用WC‑Ni硬质合金为原料，强流脉冲电子束辐照使WC‑Ni硬质合金表面发生快速重熔和烧蚀，多次辐照使表面微观缺陷熔合、表面微区组织致密化，同时辐照表面有微裂纹和烧蚀孔的形成。所制得的强流脉冲电子束辐照WC‑Ni硬质合金，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。本发明能够为制备高性能的WC‑Ni硬质合金提供一种新的生产工艺。

所属技术领域

本发明涉及一种硬质合金材料，尤其涉及一种强流脉冲电子束辐照WC-Ni硬质合金。

背景技术

硬质合金是以难熔金属碳化物(碳化钨、碳化钛、碳化钽、碳化铌和碳化钒等)为基，铁族金属钴或镍等做粘结金属而制成的具有金属性质的粉末冶金材料。硬质合金具有优良的综合性能，如高强度、高硬度、良好的耐磨性及耐蚀性等，其广泛应用于机械加工、矿山开发、军工、化工、建筑等行业。然而，摩擦工况下硬质合金零件表面易于发生表面磨损失效。采用表面处理技术进一步提高硬质合金表面硬度是解决此类失效问题的有效方法，也是目前质合金表面强化的研究热点问题。

强流电子束和离子束是束流强度达几十万以至上百万安培的束流。它比通常加速器的束流密度高几万倍以至几十万倍。20世纪60年代初期，由于模拟核爆炸条件下γ射线辐照效应和X射线照相的需要，强流脉冲电子束加速器得到了迅速发展，70年代后，由于粒子束惯性约束聚变、电子束抽运气体激光器、电子束产生高功率微波等研究工作的要求，研制了低电压大电流的电子束加速器，并在这些技术的基础上获得了强流脉冲离子束。

发明内容

本发明的目的是为了改善WC-Ni硬质合金的硬度、耐磨性，设计了一种强流脉冲电子束辐照WC-Ni硬质合金。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

强流脉冲电子束辐照WC-Ni硬质合金的制备原料包括：WC-Ni硬质合金。

强流脉冲电子束辐照WC-Ni硬质合金的制备步骤为：首先对硬质合金试样的表面进行研磨，研磨工具为金刚石砂、200号SiC金相砂纸，将研磨后的硬质合金试样用丙酮清洗，然后烘干备用。将制好的硬质合金试样在螺旋PFL紧凑型强流脉冲电子束加速器上进行辐照实验，辐射介质为水，辐照工艺参数为：电子能量127keV，能量密度3、13、34J/cm²，脉冲宽度180ns，辐照次数1、5、10次。

强流脉冲电子束辐照WC-Ni硬质合金的检测步骤为：表面形貌利用JSM600LV型扫描电子显微镜观察，表面元素分布利用SHI1600型电子探针分析，表层相组成利用SHI6000型X射线衍射仪分析，显微硬度利用HX1000TM型维氏显微硬度计测量。

所述的强流脉冲电子束辐照WC-Ni硬质合金，强流脉冲电子束辐照使WC-Ni硬质合金表面发生快速重熔和烧蚀，多次辐照使表面微观缺陷熔合、表面微区组织致密化，同时辐照表面有微裂纹和烧蚀孔的形成。

所述的强流脉冲电子束辐照WC-Ni硬质合金，IPEB辐照诱发硬质合金表面α-WC相向β-WC_1-x和α-W₂C亚稳相转变，高能量密度辐照硬质合金表面有C形成。

所述的强流脉冲电子束辐照WC-Ni硬质合金，IPEB辐照导致WC-Ni硬质合金表面发生硬化与软化。表面硬化源于辐照硬质合金的表面致密化、α-W₂C亚稳相的形成、Ni粘结择优烧蚀，而表面Ni含量的增加、大量β-WC_1-x相的形成以及表面烧蚀孔与微裂纹等缺陷的形成是导致硬质合金表面软化的主要原因。

本发明的有益效果是：