硬質(zhì)合金球是一種由碳化鎢(WC)粉末與鈷(Co)或其他金屬粘結(jié)劑粉末經(jīng)高溫燒結(jié)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(jié)劑賦予其韌性。
普通硬質(zhì)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(zhì)合金球通過優(yōu)化合金配比、添加耐熱元素(如鉭、鈦或鉬)或采用特殊燒結(jié)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(zhì)合金球的制備工藝復雜。首先,原料粉末經(jīng)球磨混合,確保均勻分布;然后,在真空或氫氣氛圍下高溫燒結(jié),形成致密結(jié)構(gòu)。隨后,通過精密磨削或放電加工成型為球狀,直徑根據(jù)客制化要求。表面可施以PVD或CVD涂層,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,熱膨脹系數(shù)更低,在高溫下不易變形或開裂。
其耐高溫機制源于合金的微觀結(jié)構(gòu):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(zhì)合金球應用領域廣泛。在航空航天領域,用于渦輪發(fā)動機噴嘴的耐蝕珠或高溫密封球,承受瞬時高溫沖擊。在石油鉆探中,作為牙輪鉆頭的鑲嵌球齒,鉆進中硬巖層時可耐高溫,延長鉆具壽命?;ば袠I(yè)中,它充當閥門密封球或反應釜攪拌介質(zhì),在酸堿高溫環(huán)境中抗腐蝕。冶金和粉末冶金領域,則用于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。