钨基硬质合金防腐耐磨多领域应用的延展

行业领域

新材料技术

需求背景

‌环保与资源压力驱动‌

传统钨基硬质合金依赖钴（Co）作为粘结相，但钴资源稀缺且价格波动大，同时钴基合金在强酸、强碱或海洋环境中腐蚀速率＞0.1mm/年，导致材料失效风险增加‌2。此外，废旧合金回收率不足60%，湿法冶金工艺产生高浓度含钴废水（Co²+浓度＞500mg/L），亟需开发环保型替代粘结剂‌。

‌高端应用需求升级‌

油气钻探、核工业等领域要求材料兼具耐硫化腐蚀（硫化物应力腐蚀阈值≥200MPa）和低中子吸收截面（＜3.5barn），而传统WC-Co体系难以满足；医疗器械领域则需生物相容性材料，推动非钴基（如镍基、铁基）合金研发‌。

‌性能瓶颈亟待突破‌

高温环境下（＞800℃），WC-Co硬质合金因氧化生成WO₃导致体积膨胀＞300%，且晶界迁移引发硬度下降15%-20%；复杂工况下（如高负荷冲击），抗弯强度需≥1800N/mm²以避免脆性断裂‌

需解决的主要技术难题

钨基硬质合金在800℃以上长期使用时，表面易氧化生成WO₃（体积膨胀率＞300%），导致涂层剥落；同时碳化钨（WC）相与钴（Co）粘结相易发生晶界迁移，硬度下降15%-20%‌。

期望实现的主要技术目标

硬度：常温硬度≥91.0HRA，1000℃下硬度保留率≥70%‌；

耐腐蚀性：5%HCl溶液中失重率≤0.5mg/cm²·h，海水环境年腐蚀厚度≤0.03mm‌；

抗弯强度：≥2000N/mm²（室温），≥1500N/mm²（800℃）

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