瑞典Chalmers技术大学的研究人员发现一种提高钻头硬质合金性能的新方法。钻孔的大小可以变化,由大至隧道孔的10m直径,到小至电子工业用直径为1毫米的3%大小的小孔,比人的发丝还细。为达到*的性能,对制造工艺有很高的要求。
硬质合金是由细WC与Co粉加热产生碳化钨晶粒硬骨架与周围的韧性富钴粘接相构成固体材料而制成的。晶粒大小是硬质合金硬度的关键,困难在于在烧结过程中要控制晶粒长大。用过试验与理论相结合,研究人员已明了在生产过程中如何在原子水平上控制材料结构。
通过对材料掺杂,可显著限制晶粒长大。添加很少的钒可将晶粒长大限制到十分之一,即晶粒度由1毫米的千分之一降到万分之一。用高分辨率电子显微镜研究人员发现,在掺杂材料中在碳化钨晶粒上可建立起立方结构的只有两个原子层后的极薄的一层。研究人员用原子探针层析X光摄影术分析了界面结构。这些薄膜可影响晶粒长大。大晶粒是热动力学不稳定的,但薄膜是稳定的,很强地粘结在膜与粘结相之间的界面上。