以高熵合金作为黏结相的WC基硬质合金的研究进展.pdf

以高熵合金作为黏结相的WC基硬质合金的研究进展廖常平1伍小波1,2陈明3杨金海3姚洁丽1刘紫鹏1（1.湖南工业大学，湖南株洲4120002.中南大学粉末冶金国家重点实验室，湖南长沙4100003.株洲精工硬质合金有限公司，湖南株洲421000）摘要WC-Co硬质合金在制造业中应用广泛，高性能、低成本黏结相的选择和设计是当前硬质合金黏结相替代领域的难点和热点。高熵合金（HEA）作为黏结相可细化WC 晶粒，提高硬质合金的硬度、断裂韧性、耐腐蚀性和抗氧化性。本文分别从HEA黏结相成分设计、WC-HEA制备技术、微观组织结构、综合性能等方面概述WC-HEA硬质合金的研究进展，阐述了该领域所面临的烧结特性差、易产生相变等问题。以期为HEA作黏结相的强韧化机理的探讨、WC-HEA复合材料的组织-力学性能间构效关系的揭示提供参考。关键词HEA黏结相；硬质合金；微观结构；性能Research Progress of WC-Based Cemented Carbide with High Entropy Alloy as BinderLiao Changping1Wu Xiaobo1,2Chen Ming3Yang Jinhai3Yao Jieli1Liu Zipeng1（1.Hunan University of Technology,Zhuzhou Hunan 412000,China;2.State Key Laboratory of Powder Metallurgy,Central South University,Changsha Hunan 410000,China;3.Zhuzhou Jinggong Carbide Co.,Ltd,ZhuzhouHunan421000,China）ABSTRACTWC-Co cemented carbide is widely used in the manufacturing industry,but how to select and design high-performance and low-cost binders is the current difficulty and hotspot in the field of replacing binders with cementedcarbides.High entropy alloys(HEA)as binders can refine WC grains and improve the hardness,fracture toughness,corrosion resistance,and oxidation resistance of cemented carbide.This paper outlines the research progress of WC-HEAcemented carbide in terms of HEA binder composition design,WC-HEA preparation technology,microstructure,andcomprehensive performance and describes the problems faced in this field such as poor sintering characteristics andsusceptibility to phase transformation.It is intended to provide a reference for the exploration of the toughening mechanismof HEA as a binder phase and revealing the constitutive relationship between microstructureand mechanicalproperties of基金项目：国家重点研发计划子课题（2020YFB1505901）；湖南省自然科学基金（2023JJ50187）作者简介：廖常平（1998），女，硕士在读，研究方向：粉末冶金材料。E-mail:。通信作者：伍小波（1984），男，讲师，主要从事粉末冶金材料、锂电池负极材料、燃料电池电堆、炭/炭复合材料的制备与性能的研究。E-mail:。DOI：10.3969/j.issn.1003-7292.2024.01.009引文格式：廖常平，伍小波，陈明，等.以高熵合金作为黏结相的WC基硬质合金的研究进展J.硬质合金，2024，41（1）：70-78.LIAO C P,WU X B,CHEN M,et al.Research progress of WC-based cemented carbide with high entropy alloy as binder J.Cemented Carbides,2024,41(1)：70-78.综合评述2024年2月Feb.2024第41卷第1期Vol.41 No.1硬质合金CEMENTED CARBIDES第40卷WC-HEA compositesin subsequent research.KEY WORDSHEA binder;cemented carbide;microstructure;properties硬质合金是由难熔硬质相和金属黏结相组成的复合材料，广泛应用于汽车、航空航天、石油勘探、矿山开采、机械加工等领域1。碳化钨（WC）基硬质合金应用最广泛的金属黏结相材料为钴（Co），Co对WC具有优异的润湿性、高屈服强度，赋予了硬质合金优异的力学性能2。虽然Co作为黏结相材料可提高合金韧性，但会降低合金的硬度、抗氧化性和耐腐蚀性3。尤其在高温环境下，WC易从Co中脱离，粘结强度下降，导致合金的使用寿命降低4-5。Co作为我国的重要战略资源，随着新能源行业的兴起，Co在电池材料上的应用日益广泛，导致其价格越来越高，增加了合金制作成本；此外，烧结后的WC-Co硬质金属被国际癌症研究机构（IARC）列为了人类致癌物质6。综上，寻找硬质合金黏结相Co的替代材料的研究具有迫切性和可观前景。高熵合金（High entropy alloy，HEA）是一种多主元合金，与传统单主元合金的设计理念不同。2004年，叶均蔚7,8等人提出了将5种或5种以上主要元素以等原子或近等原子比例混合，且每种主要元素的摩尔分数在5%35%之间的合金定义为高熵合金。根据已有对 WC-HEA 的研究9-15发现：HEA 可抑制WC晶粒生长，且合金在更宽的温度区间内具有更高的硬度、良好的断裂韧性以及优异的抗氧化性能与耐腐蚀性能，可作为Co黏结相的理想替代品。随着硬质合金在工程应用上需求的提高，降低生产成本、提高性能及其稳定性是首要任务，而硬质合金的力学性能在很大程度上取决于其成分、显微组织和工艺方法16-17。本文研究总结了近些年HEA替代Co作黏结相的研究成果，分别从HEA黏结相成分设计、WC-HEA制备技术、微观组织结构和综合性能等方面梳理了国内外研究现状，以期为制备高性能WC-HEA硬质合金提供参考。1 HEA黏结相成分设计与WC-HEA制备技术1.1 HEA黏结相成分设计从图1可知，相比其他合金，HEA具有高强度、高硬度、良好的耐磨性、耐腐蚀性和抗疲劳性，以及优异的低温和高温力学性能18-19。WC基硬质合金中HEA黏结相的成分设计对力学性能会产生一定的影响，其设计主要涉及到金属元素的热力学特性（高熵效应和吉布斯自由能）、HEA固有属性、对WC的润湿性等。研究人员20-21通过第一性原理或使用Thermo-Calc 软件的 CALPHAD 方法开发数据库对HEA进行成分设计，例如Yadav等人22利用Thermo-Calc软件和TCHEA4数据库计算出合金的步长图，进而可确定在较宽的温度区间内黏结相的相稳定性。这些原理及方法均旨利用各元素不同的原子特点，充分发挥HEA黏结相的高熵效应、晶格畸变效应、迟滞扩散效应和鸡尾酒效应，形成具有简单晶体结构的固溶体相，使WC基硬质合金具备所需性能。HEA 的组成元素通常包括过渡金属、稀土金属、主族元素等，目前国内外对于HEA黏结相的研究中不同金属元素的添加频次统计结果如图2，可知Co、Ni、Cr、Fe、Al等金属元素在HEA黏结相研究中应用较多。选择不同的黏结相元素组成，对合金的性能会产生极大的影响。例如Tomas研究团队发现 Al 元素的加入有显著抑制 WC 晶粒长大的作用23，且随着 Al 含量的增加，硬度值明显增加20。Luo等人24在研究中指出Al含量的增加使润湿性和断裂韧性变差，但可获得更好的耐腐蚀性11。Chen等人15在研究中发现Co含量的增加，合金的硬度和断裂韧性先升高后降低。Fu等人25研究中发现添加Mn元素可改善界面结合性能。羊求民等人26在研究中发现Mo含量的增加会降低合金的密度，但合金的强度显著增大。为满足不同加工性能的需求或者基于特定的应用场景，HEA黏结相可选取合适的低成本金属元素，来获得所需要的加工特性27。1.2 WC-HEA硬质合金致密化工艺烧结是实现硬质合金致密化工艺的关键工序，作为硬质合金制备过程中的重要一环，其工艺在很大程度上决定了硬质合金的显微组织和力学性能。采用HEA作为黏结相后，虽然合金仍可以实现液相烧结，但是对WC的润湿性、液相温度、液相量、WC在液相中的溶解度都将产生变化，故其烧结工艺设廖常平伍小波陈明杨金海姚洁丽刘紫鹏：以高熵合金作为黏结相的WC基硬质合金的研究进展-71硬质合金第40卷计尤为重要。WC-HEA硬质合金的烧结方法主要有真空烧结（VS）、低压烧结、热压烧结、烧结后热等静压（SHIP）和火花等离子烧结（SPS）等。2014年Chen等人12通过传统的真空烧结工艺对WC-Al0.5CoCrCuFeNi进行了致密化研究。Velo等人28同样采用真空烧结工艺制备了 WC-Al0.5CoCrCuFeNi样品，观察样品后发现存在一定程度的残余孔隙。Belen等人20在研究中采用真空烧结工艺对WC-NiCoCrTiAl 进行了致密化，致密化程度达到99%以上，但在Al含量较高的样品中，需要进行热等静压（HIP）处理才可去除残余孔隙。同时Andrea等人13研究发现SHIP处理对于合金降低孔隙率至关重要，但含Al的样品很难完全致密化。此外，羊求民等人26通过低压烧结制备的 WC-6%CoCrCuFeNiMox（未作特别说明，本文含量均为质量分数）硬质合金中存在一定的孔隙，随着烧结温度提高，合金孔隙度有所降低。综上，残余孔隙率是采用传统烧结工艺制备WC-HEA硬质合金的主要挑战，这可能与HEA对WC的润湿性有关，其次气孔周围形成的氧化物膜影响传质扩散过程，从而阻碍气孔的收缩，也会影响致密化过程29。通过升高烧结温度来提供较高的烧结驱动力可作为降低孔隙的一个有效的解决办法。与真空烧结、低压烧结等传统烧结方法相比，SPS具有加热速度快、冷却速率快、烧结效率高等一系列优点30。Luo 等人24采用 SPS 制备 WC-10%AlxCoCrCuFeNi复合材料，观察到显微组织均匀且没有图1 传统合金和HEA的原子分布、强度和硬度比较图19（a）传统合金和（b）HEA的原子分布示意图，HEA与传统合金的（c）强度比较图和（d）硬度比较图Fig.1 Comparison of atomic distribution,strength,and hardness of conventional alloys and HEA19(a)atomic distribution ofconventional alloysandHEA(b),strength(c)and hardness(d)comparison of HEAandconventional alloys图2 HEA黏结相中各金属元素的添加频数统计图Fig.2 Frequency statistics of addition of each metal elementin HEA binder（b）（a）（d）（c）Elongation/%8060402002004006008001 0001 200 1 4001 600Tensile strength/MPaHardness/HV1 2001 0008006004002000Interstitial free steelsCo35Cr25Mn15Ni15Fe10AlalloysBake-hardened steelsMartensitic stainless steelsDual-phase steelsMartensite steelsB-alloyed steelsHigh-entropy alloyCrMnFeCoNiAl0.3Cu0.5FeCrNi2C0.073CrMnFeCoNi(77K)CrMnFeCoNi(200K)MgalloysTi alloysFerritie stainless steelsAusteniticstainless steelsConventionalTRIP steelsMoTiVFeNiZrCoCrMoTiVFeNiZrCuTiVFeNiZrCoCrCuTiVFeNiZrTiVZrNbMoV0.35TiZrNbMo17-4 PH stainless steelTi-6 Al-4VAl0.5CoCrFeNiHastelloyCoCrFeNiCuAl0.5316 stainless steelCoCrFeNiCuFrequency50454035302520151050ElementAlTiCrMnFeCoNiCuMo-72第40卷明显气孔。Chen等人15采用SPS制备WC-CoxFeNiCrCu复合材料，观察到在烧结温度1 300 时有明显的气孔结构，1 400 时表面几乎无气孔，从图3可知，可通过提高烧结温度直至完全致密化。因此，烧结工艺的选择以及烧结温度的把控对于硬质合金的致密化具有重要作用，但先进的SPS烧结工艺并不适用于大批量工业生产，因此解决传统烧结工艺存在致密度低的问题需要进一步深入研究。2 微观组织结构演变2.1 WC晶粒细化HEA作黏结相在微观结构上的研究较为普遍，不需要添加晶粒生长抑制剂即可对WC颗粒的尺寸和 形 状 进 行 调 控。Chen 等 人12首 次 开 展 了Al0.5CoCrCuFeNi替代Co作黏结相的研究，结果发现WC晶粒在烧结过程中表现出连续和不连续的晶粒生长且长大相对较慢，且WC-HEA合金的晶粒尺寸约为 0.15 m，远小于 WC-Co 合金的晶粒尺寸（约4.5 m）。这一结论引发了国内外学者对HEA替代Co作黏结相可细化WC晶粒尺寸这一研究的兴趣。之后的研究采用不同元素组成的HEA作黏结相同样印证了这一结论。Luo等人24研究发现WC-10%AlCoCrCuFeNi硬质合金的WC平均晶粒尺寸仅为233 nm，是WC-10%Co合金的一半。Zhou等人31发现 WC-10%Co 合金的 WC 晶粒尺寸约 1 m，而WC-10%HEA（AlFeCoNiCrTi）合金的 WC 平均晶粒尺寸至少小5倍。Yadav等人22研究发现WC晶粒尺寸 随 着 黏 结 相 含 量 的 增 加 而 变 化，当 HEA（Co27.4Cr13.8Fe27.4Ni27.4Mo4）黏结相含量从 10%增加到20%时，WC平均粒径从370 nm增加到430 nm（如图4）。由此可见，使用HEA替代Co作黏结相，可作为一种细化WC晶粒的有效手段，但是值得注意的是随着HEA黏结相含量的增加，WC晶粒尺寸略有增大，这对合金的性能会产生不利影响。HEA黏结相对WC晶粒长大的抑制作用普遍认为是通过减缓烧结过程中的溶解-析出（Ostwald 熟化理论）效率来实现的。WC在HEA黏结相中的低溶解度，以及WC与HEA界面处的(Cr,W)C（如图5）产生的齐纳阻力协同抑制溶解-析出效率32。Tomas等人33支持界面控制WC长大的概念34，采用两种不同粒径的WC颗粒在烧结后平均粒径却没有太大的差异，这可能是WC相与黏结相的界面能量发生变化的影响，或者是黏结相原子与生长活性碳原子之图3 不同烧结温度下WC-CoFeNiCrCu硬质合金的相对密度15Fig.3 Relative density of WC-CoFeNiCrCu cementedcarbide at different sintering temperatures15图4(a)WC 10%HEA的粒径分布，(b)WC 20%HEA的粒径分布22Fig.4(a)Particle size distribution of WC 10%HEA;(b)particle size distribution of WC 20%HEA22Relative density/%100.099.599.098.598.097.596.596.01 3001 3501 4001 450Temperature/（b）（a）Area fraction0.100.080.060.040.020.00Avg.grain size=370 nm0.20.40.60.81.01.21.41.6Grain size/mArea fraction0.100.080.060.040.020.000.20.40.60.81.01.21.41.61.8Grain size/mAvg.grain size=430 nm廖常平伍小波陈明杨金海姚洁丽刘紫鹏：以高熵合金作为黏结相的WC基硬质合金的研究进展-73硬质合金第40卷间相互作用而导致界面反应活化能增加的原因。Yadav等人22基于 LSW（Liftshitz、Slyozov 和 Wagner）理论提出WC晶粒的生长是扩散的结果。首先，面心立方（FCC）结构的 HEA 黏结相因高的晶格致密度，会显著降低原子的扩散能力，其次，W 原子在HEA黏结相中的扩散需要HEA成分的反向扩散，而HEA具有多种扩散活化能不同的元素，扩散速率取决于扩散活化能最高的元素14，因此HEA元素扩散速度较慢，导致WC晶粒生长需克服较大的能量障碍，从而抑制了WC晶粒的生长。目前，HEA黏结相对WC晶粒生长的抑制机制还不够完善，后续需要对界面控制，元素扩散行为控制及其他元素增强界面特性等机制进行更系统全面的研究。2.2 HEA黏结相与相控制物相组成对硬质合金性能有显著影响。HEA黏结相形成单相还是多相混合物取决于黏结相中各元素比例、扩散速率以及热力学因素。WC-HEA硬质合金微观结构中最容易产生的是相，这属于两相之外因缺碳形成的有害相。低碳含量被认为是生成相的主要原因35，图6所示为相在不同碳含量下的演变示意图。Velo 等人36在 WC-HEA(CoCrFeNiMn)硬质合金的组织结构中观察到Cr7C3的存在（图7的A1区）和(Fe,Co,Ni)3W3C或(Fe,Co,Ni)6W6C等-碳化物的聚集物（图7的A2区），随着球磨时间的延长，有形成(Fe,Co,Ni)3W3C的趋势，这可能是球磨过程中氧的存在促进了相的生成37。相的形成对合金力学性能会产生消极的影响，之后的研究人员应合理控制碳含量以及制备工艺中的参数设计（例如球磨时间不宜过长，烧结温度不宜过低等）。此外，HEA黏结相中加入的Cr和Fe也会促进相的形成35，这属于有着较强碳亲和力的元素，为避免生成有害的相，设图6 不同碳含量的样品的相的形态演变的示意图35Fig.6 Morphological evolution of phase for samples with different carbon contents35图5 WC-HEA界面的HREM图32Fig.5 HREM diagram of WC-HEA interface32ReprecipitationWC1210WC110(Cr,W)CPrecipitatesInterface1010WC001(Cr,W)CHEADissolutionFinal densificationClusterBinder poolWC grain phaseCoolingRoom temperatureCoolingRoom temperatureRoomtemperaturew(C)=4.5%w(C)=4.7%w(C)=4.9%-74第40卷计时也应注意其含量。Cr作为WC-Co硬质合金常用的抑制剂元素，对WC晶粒尺寸细化有着突出的贡献，但大量的Cr加入极易形成富Cr碳化物，严重影响硬质合金性能。Tomas等人38采用SHIP方法制备了WC-NiCoCrTiAl硬质合金，在微观结构中发现有富Al氧化物和相的析出，以及(Tix,W1-x)C混合碳化物的形成。在含Cr的情况下，硬质合金中M7C3和其他富Cr碳化物析出的阈值（黏结相中的最大溶解度）含量明显低于HEA的阈值含量13。Raquel等人28研究指出，当Cr含量超过一定限度(主要由其在黏结相中的最大溶解度决定)时，在所有碳含量下均可形成含 Cr碳化物。因此，在液相烧结后很难将HEA黏结相中的所有元素保持在固溶体中。Andrea等人13想从黏结相的制备方法上来解决这个问题，采用机械合金化和气体雾化HEA黏结相分别制备了 WC-HEA硬质合金。结果在这两种情况下，不仅没有生成单相的CoCrCuFeNi黏结相，还有富Cr和富W的碳化物相生成。作者认为改变碳含量并不是防止富Cr碳化物等脆性相的形成的合适的方法，要想在工业环境中生产出适合商用的WC-HEA合金，探究出Cr含量的阈值是一个研究重点，或者保证高性能的前提下，使用不含强碳亲和力元素的HEA黏结相。2.3 润湿性及界面特性硬质相与黏结相之间的润湿性是评判黏结相的重要指标之一，也直接决定了硬质合金力学性能。Luo等人39通过改良的座滴法探讨了 AlxCoCrCuFeNi HEA黏结相与 WC相之间的润湿行为和界面特性。研究结果表明Cr原子在界面上的吸附行为促进了WC-HEA的润湿。而Fu等人25认为通过润湿性实验很难判断硬质相和黏结相的界面结合性能。提出采用第一性原理模拟方法研究在CoCrFeNi中添加Al、Mo或Mn对WC-HEA硬质合金界面结合性能的影响。研究指出界面结合能受Al、Mo或Mn原子与W原子结合强度的影响，而界面原子的键合强度主要由原子的d电子轨道贡献，由图8可知，Mn在费米能级附近有最高的峰值，这表明Mn-W键合最强，可有效提高界面结合能力。目前 WC-HEA 硬质合金在润湿性方面的研究欠缺，后续可对HEA黏结相中的不同元素对润湿性的影响，以及润湿性对WC-HEA合金烧结特性的影响展开深入研究。3 WC-HEA硬质合金的综合性能3.1 硬度和断裂韧性硬度和断裂韧性作为两项重要的力学性能，是图7 不同微观结构的区域的成分SEM图36Fig.7 Compositional SEM maps of regions with differentmicrostructures36图8 WC-HEA硬质合金界面模型的局部态密度(PDOS)，其中s,p,and d代表不同原子的s,p和d轨道25Fig.8 Localiseddensity of states(PDOS)for WC-HEA cemented carbide interface model,where s,p,and drepresent s,p,and d orbitals for different atoms255 mPDOS(electrons/eV)Al4s3p302010030201003020100AlCoCrFeNiCoCrFeNiMoCoCrFeNiMnMo4s3p3dMn4s3p3d-30-20-100102030Eletron energy(E-Ef)/eV廖常平伍小波陈明杨金海姚洁丽刘紫鹏：以高熵合金作为黏结相的WC基硬质合金的研究进展-75硬质合金第40卷耐磨性、抗弯强度和抗冲击性等力学性能的基础。2014 年 Chen 等人12在研究中指出 WC-Al0.5CoCrCuFeNi比传统的WC-Co有更高的室温及高温硬度。近年来Luo等人24采用相同元素的HEA黏结相做研究，得到WC-HEA的维氏硬度和断裂韧性最佳组合分别为（20.30.06）GPa 和（10.30.1）MPam1/2。Dong等人40的研究进一步证实了HEA替代Co作黏结相有更优异的力学性能，他们采用HEA(CrMnFeCoNi)部分代替Co作黏结相，随着HEA替代Co含量的增加，硬度和断裂韧性也随之增加。当黏结相由5.0%HEA-5.0%Co组成时，可有效提高硬质合金的硬度HRA至92.7，但断裂韧性降低至6.4 MPam1/2。除此之外，Luo等人41的研究证明随着HEA（AlCoCrCuFeNi）黏结相含量从 5%增加到 20%，WC-HEA 复合材料的维氏硬度从 19.94 GPa 降低到15.15 GPa。而断裂韧性在黏结相含量为10%时达到最大值 10.41 MPam1/2，黏结相含量增加到 20%时，断裂韧性仅为8.5 MPam1/2。Chen等人12的研究表明随着 HEA（Al0.5CrCoCuFeNi）黏结相含量从 5%增加到 20%时，硬度从 14.83 GPa 降到 10.03 GPa。但 Zhou 等人31在研究中发现随着 HEA（AlFeCoNiCrTi）含量的增加，硬度和断裂韧性也随之提高。在WC-20%HEA合金的微观结构中观察到板条状WC，这有利于提高断裂韧性，得到WC-20%HEA合金的性能最优：硬度为23.1 GPa，断裂韧性为12.10 MPam1/2。综上所述，部分WC-HEA硬质合金的硬度和断裂韧性高于 WC-Co，而且有着更高的高温硬度，但是基于不同黏结相以及不同的制备方法，也出现了断裂韧性小于WC-Co的情况；同时微观结构的均匀性、WC晶粒尺寸及形状和致密性等因素对力学性能的影响显著，后续对 HEA 黏结相强韧化机理，HEA黏结相-微观结构-力学性能间的构效关系仍需进一步深入研究。3.2 耐腐蚀及抗氧化性由于传统的Co黏结相较低的耐蚀性和较差的耐高温性能，导致WC-Co硬质合金难以适应酸性、高温等恶劣环境，限制了硬质合金的工业应用范围。周盼龙等人42通过电化学腐蚀实验证明 WC-AlxCrFeCoNi复合材料比WC-Co传统硬质合金具有更好的耐腐蚀性能，且HEA含量的增加有利于耐腐蚀性能的提升。Luo 等人11研究了不同 Al 含量的AlxCoCrCuFeNi作黏结相的腐蚀行为，同样证明WC-HEA硬质合金具有更明显的耐蚀性，如图9所示，随着Al含量的增加，耐腐蚀性能更好。从图10的腐蚀演示机理中分析，HEA的耐腐蚀性能与HEA固有属性与相界面形成的Cr2O3和Al2O3钝化膜有关。除了研究耐腐蚀性，Luo等人10还采用热重法研究了不同Al含量的AlxCoCrCuFeNi作黏结相的等温氧化行为。结果表明WC-HEA硬质合金的抗氧化性能优于WC-Co硬质合金，且随着Al含量的增加，WC-HEA的氧化速率降低。从如图11氧化机理示意图可知，WC-HEA的氧化受界面反应控制，界面反应依赖于氧气向内部的扩散作用。Zhu等人9也做了类似的工作，研究结果表明WC-CoCrFeNiAl的抗图10 WC-10%AlxCoCrCuFeNi硬质合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀机理示意图11Fig.10 Corrosion mechanism of WC-10%AlxCoCrCuFeNicemented carbide in 3.5%NaCl solution11图9 WC-10%AlxCoCr CuFeNi/Co硬质合金在3.5%NaCl溶液中的极化曲线11Fig.9 Polarisationcurves of WC-10%AlxCoCrCuFeNi/Cocemented carbide in 3.5%NaCl solution11E(vs SSE)/V1.21.00.80.60.40.20.0-0.2-0.4-0.6-0.810-710-610-510-410-310-210-1i/(Acm-2)10-710-610-510-4i/(Acm-2)Cox=0 x=0.5x=1.0 x=1.5E(vs SSE)/V-0.10-0.15-0.20CuoCr2O3/Al2O3（a）（b）（c）WCHEA matrixphaseCr2O3/Al2O3Cl-Cu2+-76第40卷氧化性优于 WC-Co，提出随 HEA 黏结相含量的增加，其抗氧化性能也随之增加，并从动力学的角度认为WC-HEA硬质合金的氧化行为是由基体与氧化层界面的化学反应所控制。上述 HEA 黏结相中含有 Ni和 Cr，其抗氧化性和耐腐蚀性能均大于Co，此外Al的加入对抗氧化性和耐腐蚀性能都有提高，说明HEA黏结相中的特定元素形成的界面反应是关键因素。因此，后续可对HEA黏结相中的其他元素对抗氧化性和耐腐蚀性能的提升展开研究。4 总结与展望本文对HEA替代Co作黏结相的WC基硬质合金的研究现状进行了分析与探讨，目前为止，实验室规模研究表明，从性能角度来讲，HEA作黏结相对WC晶粒的细化效果更加显著，有助于合金获得良好的力学性能、耐腐蚀和抗氧化等优异性能，可作为一种新型的WC基硬质合金黏结相替代材料，在硬质合金领域的发展前景广阔。但是也存在着诸多的挑战与待解决的问题：WC晶粒抑制机制，WC与HEA间的界面特性（润湿性、界面反应）和合金的烧结特性等需要深入研究，这将是未来的研究重点。此外探索不同的HEA黏结相成分设计，进一步提高综合性能；采用更简单高效的制备工艺生产出工业规模的WC-HEA复合材料也是重要的研究方向。参考文献REFERENCES1 GARCA J,COLLADO CIPRS V,BLOMQVIST A,et al.Cementedcarbide microstructures:a review J.International Journal of RefractoryMetals and Hard Materials,2019,80:40-68.2 VISWANADHAM R K,LINDQUIST P G.Transformation-toughening in cemented carbides:Part I.rinder composition control J.Metallurgical Transactions A,1987,18(12):2163-2173.3 ARMSTRONG R W.The hardness and strength properties of WC-Cocomposites J.Materials(Basel,Switzerland),2011,4(7):1287-1308.4 YU B H,LI Y P,LEI Q,et al.Microstructures and mechanical properties of WC-Co-xCr-Mo cement carbides J.Journal of Alloys and 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binder;(b,c)oxidation when HEA and WC areidentical;(d,e)grow