在原子尺度提高硬質合金材料的性能

    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?？茖W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。
    法國格勒諾布爾市科研人員利用瑞典開發的原子探針X射線斷層照相術分析了原子之間的相互作用。Gäran Wahnsträm說：“在晶界出現的薄膜能影響晶粒的長大，在沒有利用改進的電子顯微鏡觀察以前，不能確定燒結過程中當碳化鎢晶粒長大時，薄膜是否與碳化鎢晶界一起運動。理論上講在高的燒結溫度下這些薄膜仍然存在，根據熱力學理論這種成分的薄膜在大晶粒里是不穩定的，不過粘結相與薄膜的相互作用可以對薄膜相起穩定作用。”這項研究的理論部分使用了量子力學理論解釋了材料中電子的相互作用對材料性能的影響。查爾姆斯理工大學的這項研究得到了瑞典研究委員會和一些粉末冶金行業企業(山特維克公司和山高刀具公司)的資助，并得到了法國格勒諾布爾市(Grenoble)一個研究小組的合作。