瑞典查爾姆斯理工大學(Chalmers University of Technology)的研究人員已經找到了一種可以提高硬質合金性能的新方法。查爾姆斯理工大學物理系的教授Gäran Wahnsträm說:“大到開鑿直徑達l 0m的隧道,小到電子工業精細加工電路版的直徑只有l mm/300比頭發絲還細的微孔,市場對鉆探工具的需求量很大。”硬質合金是由細碳化鎢粉和鉆粉制成,材料的結構是硬的碳化鎢相和富鈷的粘結相,晶粒大小是影響硬質合金硬度的一個重要因素,在燒結過程中能否控制晶粒長大非常重要。結合應用理論與實驗的方法,查爾姆斯理工大學的研究人員已經知道怎樣在生產工藝中在原子尺度控制硬質合金材料的結構。科學家們已經
發現添加微量元素可以明顯抑制晶粒的長大,添加微量的釩可使硬質合金晶粒大小減小到1/1 0,使晶粒大小從l mm/1000減少到l mm/10000,查爾姆斯理工大學的研究小組利用高分辨電子顯微鏡發現:在碳化鎢晶粒的邊界形成了一種極薄的(只有兩個原子層的厚度)的立方結構。
法國格(ge)勒諾布(bu)爾(er)(er)市科研(yan)人(ren)員利用(yong)瑞典(dian)開發的(de)原(yuan)子(zi)探針(zhen)X射線斷層照相(xiang)(xiang)術(shu)分析(xi)了原(yuan)子(zi)之間的(de)相(xiang)(xiang)互作(zuo)(zuo)用(yong)。Gäran Wahnsträm說:“在晶(jing)(jing)界(jie)出現的(de)薄膜(mo)能(neng)影(ying)(ying)響晶(jing)(jing)粒(li)的(de)長大,在沒有(you)利用(yong)改(gai)進的(de)電(dian)子(zi)顯微鏡觀察以前(qian),不(bu)能(neng)確(que)定(ding)燒結過(guo)程中(zhong)當(dang)碳化鎢晶(jing)(jing)粒(li)長大時,薄膜(mo)是(shi)否與碳化鎢晶(jing)(jing)界(jie)一(yi)起運動。理論上講在高的(de)燒結溫度下這(zhe)些薄膜(mo)仍然(ran)存在,根據熱(re)力(li)學(xue)(xue)理論這(zhe)種成(cheng)分的(de)薄膜(mo)在大晶(jing)(jing)粒(li)里是(shi)不(bu)穩(wen)(wen)定(ding)的(de),不(bu)過(guo)粘結相(xiang)(xiang)與薄膜(mo)的(de)相(xiang)(xiang)互作(zuo)(zuo)用(yong)可以對(dui)薄膜(mo)相(xiang)(xiang)起穩(wen)(wen)定(ding)作(zuo)(zuo)用(yong)。”這(zhe)項研(yan)究的(de)理論部(bu)分使用(yong)了量子(zi)力(li)學(xue)(xue)理論解釋了材(cai)料中(zhong)電(dian)子(zi)的(de)相(xiang)(xiang)互作(zuo)(zuo)用(yong)對(dui)材(cai)料性能(neng)的(de)影(ying)(ying)響。查爾(er)(er)姆斯理工(gong)大學(xue)(xue)的(de)這(zhe)項研(yan)究得到(dao)了瑞典(dian)研(yan)究委員會和一(yi)些粉末冶金(jin)行業企(qi)業(山(shan)特維克公司和山(shan)高刀(dao)具公司)的(de)資(zi)助,并得到(dao)了法國格(ge)勒諾布(bu)爾(er)(er)市(Grenoble)一(yi)個研(yan)究小組的(de)合作(zuo)(zuo)。