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项目年度编号
2200110423
中图分类号
TG135.5
成果公布年份
2022
成果简介
WC基硬质合金及Ti(C，N)基金属陶瓷是中国国防装备、高端刀具、先进制造等领域不可或缺的关键硬质材料之一，需求量巨大。但中国高端硬质材料严重依赖进口，受制于人。因此，亟需发展具有自主知识产权的高端硬质材料及制备技术。为此，在省市及企业科技项目等支持下，项目针对领域所需WC基硬质合金及Ti(C，N)基金属陶瓷材料强韧性较差、硬度较低、成本较高等问题，提出开发新型核壳结构WC-(Cr，Mo，V)(C，N)-Co纳米复合粉末，并以此为核心原料来替代WC或Ti(C，N)来设计、发展新型高性能WC基硬质合金和Ti(C，N)基金属陶瓷，成功开发出了新型核壳结构WC-(Cr，Mo，V)(C，N)-Co纳米复合粉末及其系列高性能硬质材料，实现了产业化示范应用。取得以下主要创新成果：
创新点一：发明了新型核壳结构WC-(Cr，Mo，V)(C，N)-Co纳米复合粉末及其制备技术揭示了以偏钨酸铵、重铬酸铵、钼酸铵、偏钒酸铵等可溶性盐和葡萄糖等碳源制备核壳结构纳米复合粉末的碳氮化冶金机理与核壳结构自组装机制，发明了新型核壳结构WC-(Cr，Mo，V)(C，N)-Co纳米复合粉末及其制备技术，成功开发出了表层为WC中间层为(Cr，Mo，V)(C，N)心部为Co且兼具晶粒细化、改善润湿性和提升强韧性等功能特性的核壳结构WC-(Cr，Mo，V)(C，N)-Co纳米复合粉末，实现了核心原料粉末的多功能化和组元集成化，填补了国内外空白。
创新点二：发明了基于WC-(Cr，Mo，V)(C，N)-Co纳米复合粉末制备的高性能梯度结构WC基硬质合金及其制备技术以WC-(Cr，Mo，V)(C，N)-Co纳米复合粉末部分替代WC和传统Cr<sub>3</sub>C<sub>2</sub>与VC晶粒抑制剂，通过精确调氮-低压烧结技术构建梯度结构WC基硬质合金，发明了新型梯度结构WC基硬质合金及其制备技术，成功研制出了硬度HRA≥93.7的高性能WC基硬质合金材料及制品，其寿命提高了30％以上，技术达到国际先进水平。
创新点三：发明了基于WC-(Cr，Mo，V)(C，N)-Co纳米复合粉末制备的高性能梯度结构Ti(C，N)基金属陶瓷及其制备技术阐明了基于新型核壳结构WC-(Cr，Mo，V)(C，N)-Co纳米复合粉末制备的梯度结构Ti(C，N)基金属陶瓷的微观结构形成机制及其强韧化机理，发明了基于WC-(Cr，Mo，V)(C，N)-Co纳米复合粉末的高性能金属陶瓷材料及制备技术，成功开发出了抗弯强度≥3300MPa、硬度HRA≥89.9的高性能金属陶瓷及制品，其性能达到国际同类先进产品水平。
该项目获授权发明专利2项，实用新型专利15项，整体技术处于国内领先水平。项目成果已在四川一然新材料科技有限公司实现了产业化应用，建成生产线1条，近3年新增销售额1414.9万元，新增税收70.75万元，出口创汇893.17万元。相关产品在西部石油、冠能等国内外30余家企业获得广泛应用，部分产品出口到美国、加拿大等国家，极大的推动了相关行业的进步，也为该省硬质合金产业发展打下了坚实基础，经济和社会效益显著。
完成单位
成都大学 四川一然新材料科技有限公司
完成人
冯威 罗建军 廖元波 喻林 孔清泉 安旭光 黄林 蒋西文
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