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硬质合金制品多以组织均匀的硬质合金为主，但随着现代工业技术的不断发展，对硬质合金制品的要
求也不断提高，往往在不同的工作部位有着不同的性能要求。例如，凿岩硬质合金钻具要求既耐磨又耐冲
击，若能制造出表层硬度高、耐磨性好，而心部韧性好、耐冲击的钻具，其使用性能无疑较组织均匀的钻
具要好。此外，为提高硬质合金基体与表面涂层问的粘附性能、提高贴面硬质合金的贴焊性能和抗冲击性
能，也要求硬质合金表面具有良好的强韧性。
所谓梯度组织或梯度结构合金，是指其组成、结构在断面的不同部位呈现有规律差别的一种合金。梯
度结构硬质合金恰好利用其特殊的结构或成分梯度变化，对不同的部位赋予不同的性能，使整体制品获得
优异的综合机械性能。梯度结构硬质合金的研究工作始于20世纪70年代末，其工业应用是在20世纪80年代
末。国内外梯度结构硬质合金的制取方法多以传统工艺作为基础，在成形或烧结等工序环节采取一些特殊
的工艺措施，以获得特殊的梯度变化，其中包括：粘结相成分或含量梯度变化、硬质相晶粒尺寸大小或邻
接度梯度变化等。最常用的方法主要包括：复合硬质合金法、粉末分层压制法、金属熔体浸渍法、缺碳硬
质合金渗碳处理法等。
1 国外梯度结构硬质合金的研究与应用
一般认为心部韧性好、表面硬度高的梯度结构硬质合金制品，可克服传统硬质合金耐磨性和韧性不能
同时兼顾的缺点。因此，在提高硬质合金制品表面硬度、同时保持甚至提高心部韧性的研发方面，国外已
做了大量的开拓性工作。其中，最引人注目的是瑞典山特维克(Sandvik)公司率先采用低成本的缺碳硬质
合金渗碳技术开发出中心区域富钴的DP(Dual Property)合金，该技术已于1985年10月申请了美国专利，
并于1988年3月被正式授权。DP合金技术主要包括两个方面，首先制得含均匀细小且体积分数可控的脱碳
相的WC+l+h(coxwyc)三相非正常组织合金，然后对此合金进行渗碳处理，并对合金内各梯度层的厚度进行
有效控制。它的实质是在制取含有均匀分布的缺碳h相硬质合金的基础上，通过渗碳处理来改变合金中粘
结相的分布，赋予合金不同部位以不同的性能。经渗碳处理后制品表层的相被消除，Co向中心部位迁移，
使表层 Co含量偏低而心部仍有相存在且Co含量高。这种钴含量梯度分布的硬质合金表层硬度高，耐磨性
好，心部具有良好的冲击韧性，合金的耐磨性和韧性得到了很好的协调，使用效果较传统制品有显著提高
。
Sandvik公司属下的采矿与工程工具公司在20世纪80年代末已开发出3个DP球齿合金商品牌号，分别为
DP55，DP60和DP65。其耐磨性与韧性均比传统合金明显提高，工作寿命更是比传统硬质合金提高3倍。例
如，在石灰石隧道钻孔中，采用带DP55圆锥形球齿的45mm冲击钻头，其钻进速度达1.96m/min，平均寿命
达3121m；而原有硬质合金球齿钻头的钻进速度和平均寿命则分别为1.48m/min和1000m。采用DP60较重负
荷球齿钻头在石英矿岩上凿孔时其平均寿命为83m，而原有硬质合金球齿钻头的寿命只有 53m。DP产品以
其优异性能，于1986年小规模投放市场6年之后，占硬质合金柱齿总产量的30%～40%。
由于Sandvik 公司的DP合金属于专利技术，因此，国外尚无与DP合金直接相关的基础研究工作详实报
道，对其强化机制只是简单地用合金内部应力分布状态的定性分析进行了解释。尽管如此，该合金所采用
的缺碳硬质合金渗碳技术，解决了硬质合金制品耐磨性与韧性难以同时兼顾的矛盾，使合金的使用寿命得
到显著提高，且具有工艺灵活、简便的特点，适合工业化生产；利用简单的烧结和热处理方法，在单一牌
号均质硬质合金中制取粘结相可控变化并呈梯度分布的梯度结构合金，在硬质合金烧结体内不同部位获得 | 