硬質合金球是一種由碳化鎢(WC)粉末與鈷(Co)或其他金屬粘結劑粉末經高溫燒結而成的高性能材料球體。其核心成分碳化鎢硬度極高,而鈷等粘結劑賦予其韌性。
普通硬質合金球已具備優(yōu)異耐磨性和耐腐蝕性,但針對高溫環(huán)境(如超過500℃),需開發(fā)耐高溫變體。這些耐高溫硬質合金球通過優(yōu)化合金配比、添加耐熱元素(如鉭、鈦或鉬)或採用特殊燒結工藝(如熱等靜壓HIP),顯著提升熱穩(wěn)定性,使用溫度可達800-1200℃,甚至更高。
耐高溫硬質合金球的製備工藝複雜。首先,原料粉末經球磨混合,確保均勻分佈;然後,在真空或氫氣氛圍下高溫燒結,形成緻密結構。隨後,通過精密磨削或放電加工成型為球狀,直徑根據客制化要求。表面可施以PVD或CVD塗層,如TiAlN或AlCrN,進一步增強抗氧化和抗熱疲勞性能。相比傳統(tǒng)鋼球,其密度更大、抗彎強度更高,熱膨脹係數更低,在高溫下不易變形或開裂。
其耐高溫機制源於合金的微觀結構:碳化鎢晶粒細小均勻,鈷相在高溫下形成穩(wěn)定固溶體,抑制晶界滑動和裂紋擴展。同時,添加稀土元素可細化晶粒,提高蠕變抗力。
耐高溫硬質合金球應用領域廣泛。在航空航太領域,用於渦輪發(fā)動機噴嘴的耐蝕珠或高溫密封球,承受暫態(tài)高溫衝擊。在石油鑽探中,作為牙輪鑽頭的鑲嵌球齒,鑽進中硬巖層時可耐高溫,延長鑽具壽命?;ば袠I(yè)中,它充當閥門密封球或反應釜攪拌介質,在酸堿高溫環(huán)境中抗腐蝕。冶金和粉末冶金領域,則用於高溫球磨機研磨耐火材料,確保粉末均勻且無污染。此外,在核工業(yè)和電子封裝中,其高熱導率和低熱應力特性,使其成為理想的熱傳導球。