【摘 要】
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硬质合金具有高强度、高硬度、高弹性模量和低热膨胀系数等优点,在现代刀具材料、耐磨材料等方面得到广泛应用。立方氮化硼（cBN）由于具有仅次于金刚石的硬度、优于金刚石的热稳定性、在大气中加热至900℃时不发生氧化,成为新一代超硬材料。在硬质合金中加入超硬材料cBN,作为第二相硬质颗粒的cBN具有调和复合材料硬度和韧性的矛盾,并使复合材料兼具两种材料的优点,具有良好的综合性能,有望成为新一代性能优异的刀
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硬质合金具有高强度、高硬度、高弹性模量和低热膨胀系数等优点,在现代刀具材料、耐磨材料等方面得到广泛应用。立方氮化硼（cBN）由于具有仅次于金刚石的硬度、优于金刚石的热稳定性、在大气中加热至900℃时不发生氧化,成为新一代超硬材料。在硬质合金中加入超硬材料cBN,作为第二相硬质颗粒的cBN具有调和复合材料硬度和韧性的矛盾,并使复合材料兼具两种材料的优点,具有良好的综合性能,有望成为新一代性能优异的刀具材料。金属粘结相对cBN增强硬质合金复合材料的性能有着很大的影响,其机械性能可以通过改变金属粘结相的种类和含量来改变。传统的硬质合金多以Co为金属粘结相,但Co资源少而贵,且其降低了复合材料的抗腐蚀性能。所以本实验引入金属Ni部分取代Co作为金属粘结相,采用放电等离子烧结（SPS）和热压烧结制备WC-Co-Ni-cBN复合材料,并探究了 Ni含量、烧结温度、保温时间对复合材料显微组织与性能的影响。同时,为改善cBN颗粒和基体的界面结合,采用化学镀的方法对cBN进行表面镀Ni,在不增加金属粘结相含量的前提下,以期在cBN颗粒表面形成致密的金属膜,促进复合材料的烧结致密性,进而改善复合材料的综合性能。通过实验得出以下结论:（1）利用SPS烧结制备的WC-Co-Ni-cBN复合材料,当金属粘结相中Co-Ni比为2:3时综合性能最佳,即WC-4Co-6Ni-cBN复合材料的相对密度为98.0%,硬度为22.4 GPa,断裂韧性为14.8 MPa·m1/2。（2）利用金属Ni部分取代Co作为金属粘结相提高了 WC-cBN复合材料的抗腐蚀性能。（3）SPS烧结制备WC-4Co-6Ni-cBN复合材料的最佳温度为1280℃,此时的复合材料的相对密度、硬度和断裂韧性分别为98.9%、23.4 GPa,14.8 MPa·m1/2。（4）热压烧结制备的WC-Co-Ni-cBN复合材料的硬度和抗弯强度随着保温时间的延长呈现先增大后减小的趋势,而断裂韧性则先减小后增大;在保温15 min时所制备的复合材料综合性能最佳,其相对密度,硬度,断裂韧性和抗弯强度分别为 98.1%,18.2 GPa,13.3 MPa·m1/2 和 1095 MPa。（5）化学镀Ni方法包覆cBN颗粒的工艺条件为:镀液（30 g/1硫酸镍+30 g/1次亚磷酸钠+5 g/1乙酸钠+5 g/1柠檬酸钠）、pH=10,温度为80℃,施镀10 min可得到均匀致密的Ni包覆层。（6）经过化学镀Ni的cBN颗粒与基体的界面结合得到改善,WC-Co-Ni-cBN（coated）复合材料的力学性能有所提升,其相对密度,硬度、韧性和抗弯强度分别为 98.4%、18.8 GPa、14.2 MPa·m1/2、1190 MPa。
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