在原子尺度提高硬质合金材料的性能

    瑞典查尔姆斯理工大学(Chalmers University of Technology)的研究人员已经找到了一种可以提高硬质合金性能的新方法。查尔姆斯理工大学物理系的教授Gäran Wahnsträm说：“大到开凿直径达l 0m的隧道，小到电子工业精细加工电路版的直径只有l mm／300比头发丝还细的微孔，市场对钻探工具的需求量很大。”硬质合金是由细碳化钨粉和钻粉制成，材料的结构是硬的碳化钨相和富钴的粘结相，晶粒大小是影响硬质合金硬度的一个重要因素，在烧结过程中能否控制晶粒长大非常重要。结合应用理论与实验的方法，查尔姆斯理工大学的研究人员已经知道怎样在生产工艺中在原子尺度控制硬质合金材料的结构。科学家们已经
    发现添加微量元素可以明显抑制晶粒的长大，添加微量的钒可使硬质合金晶粒大小减小到1／1 0，使晶粒大小从l mm／1000减少到l mm／10000，查尔姆斯理工大学的研究小组利用高分辨电子显微镜发现：在碳化钨晶粒的边界形成了一种极薄的(只有两个原子层的厚度)的立方结构。
    法国格勒诺布尔市科研人员利用瑞典开发的原子探针X射线断层照相术分析了原子之间的相互作用。Gäran Wahnsträm说：“在晶界出现的薄膜能影响晶粒的长大，在没有利用改进的电子显微镜观察以前，不能确定烧结过程中当碳化钨晶粒长大时，薄膜是否与碳化钨晶界一起运动。理论上讲在高的烧结温度下这些薄膜仍然存在，根据热力学理论这种成分的薄膜在大晶粒里是不稳定的，不过粘结相与薄膜的相互作用可以对薄膜相起稳定作用。”这项研究的理论部分使用了量子力学理论解释了材料中电子的相互作用对材料性能的影响。查尔姆斯理工大学的这项研究得到了瑞典研究委员会和一些粉末冶金行业企业(山特维克公司和山高刀具公司)的资助，并得到了法国格勒诺布尔市(Grenoble)一个研究小组的合作。