[0001] 本发明涉及低粘合剂高密度硬质合金组合物以及制造用于中子屏蔽的低粘合剂高密度硬质合金的相关方法。

[0002] 在设计任意类型的核反应堆时，首先要考虑应如何保护反应堆组件免受核反应堆在裂变和聚变反应过程中产生的中子通量和γ射线的影响。在辐射屏蔽方面，总体上需要一个有效的生物屏蔽，其还包括反应堆的其他部分，例如电子系统。先决条件是，屏蔽材料应经过定制，以提供对各种高能放射性辐射物种(包括例如短距离的α粒子、β粒子、γ射线和中子)的防护。这些条件对核反应堆设计阶段能够使用的材料类型有严格的限制。另外重要的是，形成屏蔽的材料本身要具有抗活化性，并且在受到辐射时自身不会转化为其他有害的放射性同位素。这意味着，含有大量例如镍(Ni)和钴(Co)的材料通常不能用于此目的，因为它们在受到辐射时会造成活化危险，因为它们不期望地具有极长的放射性半衰期而从环境中消除。

[0003] 小型模块化聚变核反应堆和磁约束反应堆已成为用于下一代核电站的热门选择。从本质上讲，小型模块化核电站有利地比目前正在使用的大型核电站具有更安全且更高效的潜在优势。但其缺点是，在磁约束聚变反应堆的情况下，它们依靠低温冷却的铜和/或高温超导体(HTS)以产生磁场。因此，等离子室与冷导体(铜/HTS)之间的空间相当有限。在这两种情况下，这些类型的反应堆在考虑选择辐射屏蔽材料时都带来了挑战，因为这种反应堆的几何形状意味着，空间确实相当有限。因此，屏蔽材料在逻辑上必须以薄层形式应用，同时仍保持中子屏蔽能力。

[0004] 因此，挑战在于找到一种替代屏蔽材料，其不需要以过大厚度来应用就能达到令人满意的屏蔽效果。此外，所述材料还应在暴露于核聚变过程中时不会形成任何有害副产物。因此重要的是，所述材料中必须不含伴生元素，所述伴生元素会转变成有害的放射性核素，从而其会阻碍核反应堆在工作周期结束时的退役和加油阶段。更重要的是，核心方面是，还应该可以使用常规技术制造用于此应用的材料，而无需多个繁琐的步骤。

[0005] 在这方面，最具吸引力的材料将是高密度材料，并且还具有高耐腐蚀性和抗氧化性的能力。因此，关键是，用于核应用的中子屏蔽材料表现出高密度，以便通过捕获核反应堆中产生的中子通量来有效地抑制中子通量。除此之外，它们还应由放射性半衰期较短的元素制成，以避免在反应堆寿命结束时进行复杂的退役程序并避免用于辐射材料的复杂储存设施。最后，如上所述，重要的是，它们应具有耐腐蚀和抗氧化性，因为它们在核反应堆运行期间持续暴露于冷却介质。

[0006] 值得注意的是，硬质合金的性质主要取决于金属结合相的含量和碳化钨(WC)晶粒尺寸。为此，基于硬质合金的总重量，典型的WC‑钴(Co)或WC‑镍(Ni)硬质合金可以含有约2重量%至约30重量%的Co或Ni，并且WC晶粒尺寸通常可以在亚微米级至几微米的范围内。诸如Co或Ni的结合相有利于促进坚固的断裂韧性和强度的增加，但同时，金属结合相也会不期望地降低硬质合金的耐腐蚀性、耐磨性和硬度。由此，以降低耐腐蚀性、耐磨性和硬度为代价来提高断裂韧性和强度仍然是一个不小的权衡。更值得注意的是，由于与WC相比热膨胀系数不同而导致例如钴也会引起不必要的热应力，因此从逻辑上限制了其在高温和其他恶劣条件下的应用。因此，在不断寻求缓解至少上述问题的解决方案的过程中，低粘合剂硬质合金因此自然引起了越来越多的研究关注和尝试。从进行的研究中获得的越来越多的证据表明，低粘合剂硬质合金在这方面表现出优异的物理性能，例如由于含有少量金属粘合剂而具有强大的耐磨性、增强的耐腐蚀性和改善的硬度。因此，多年来，这引发了人们对在硬质合金制造阶段限制添加过高浓度的金属粘合剂的日益增长的兴趣，以最终提高其耐腐蚀性。

[0007] 国际专利公布号WO2018206174A1涉及包括铁‑铬(Fe‑Cr)系金属粘合剂的硬质合金，以用于制造切削刀具、耐磨部件、密封环、衬套、汽车部件、模具或处理放射性材料的工具，所述国际专利公布通过引用以其完整的形式并入本文中。然而，在这种情况下，WO2018206174A1中公开的硬质合金并未针对处理放射性材料进行优化，因为金属粘合剂的含量超过3重量%，从而降低了材料的最终密度，从而实质上阻碍了其中子屏蔽的潜力和能力。此外，WO2018206174A1中也没有公开使用亚化学计量的碳化二钨如W2C来提高材料密度。

[0008] 因此，考虑到上述情况，需要低粘合剂高密度硬质合金组合物，以展示改善的耐腐蚀性和可接受的短放射性半衰期活性以用于核反应堆中的中子屏蔽。

[0042] 除非另有定义，否则本文中使用的所有技术和科学术语具有与当前描述的发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。

[0043] 在提供数值范围如浓度范围、百分比范围或比例范围的情况下，应理解，除非上下文另有明确说明，否则在所述范围的上限与下限之间的各个中间值(至下限的单位的十分之一)和在所述范围内的任意其他所述的或中间值都包括在所描述的主旨内。这些更小范围的上限和下限可以独立地包括在更小的范围内，并且这样的实施方案也包括在所描述的主旨内，但要进行所述范围内的任何明确排除的界限。在所述范围包括一个或两个界限的情况下，排除一个或两个那些所包括的界限的范围也包括在所描述的主旨内。

[0044] 如下定义阐述了所述主旨的参数。

[0045] 如本发明的文中所使用的，术语“低粘合剂高密度硬质合金”通常是指由通过(II) Fe‑Cr系金属粘合剂基质嵌入、锚固和胶结(即，由此产生Fe‑Cr系金属粘合剂相)的(I) 陶瓷硬质相构成的复合材料，所述(I) 陶瓷硬质相通常由碳化钨(WC)、亚化学计量的碳化二钨(W2C)或其混合物构成，其中所述Fe‑Cr系金属粘合剂通常以基于硬质合金总重量为约0.02重量%至约2.75重量%的重量使用。如本发明的文中所使用的，术语“亚化学计量”是指比例W/C明显高于1。陶瓷硬质相粉末和Fe‑Cr系金属粘合剂相粉末能够加工成各种微结构，其实现不同的机械和物理性能。此外，能够将其他组分添加到组合物中以帮助控制并进一步改善硬质合金组合物所实现的性能。通过控制各种参数，包括晶粒尺寸、Fe‑Cr含量、外来物(dotation)(例如合金碳化物)和碳的含量，硬质合金制造商能够根据特定的独特应用有利地调整和引导其性能。硬质合金经过精心设计以既具有陶瓷的物理最佳性能如耐高温和高硬度，又具有金属的物理最佳性能如能够承受塑性变形并提供良好的断裂韧性。天然延展性的软Fe‑Cr金属粘合剂用于抵消陶瓷硬质相特有的脆性行为，从而提高并由此增强其相关的断裂韧性和耐久性。硬质合金的陶瓷硬质相通常由金属的耐火碳化物构成，所述金属为例如但不限于最典型的钨，但也可以是钛、钽、铬、钒、锆或其任意组合。陶瓷硬质相能够以含有上述金属的任何可能的组合的形式，并且以不会与本发明主旨的目的不一致和不相容的重量存在于硬质合金粉末中。为了符合成为在本发明中的硬质合金，硬质合金通常基于硬质合金的总重量具有由至少约97.25重量%至约99.98重量%构成的陶瓷硬质相。

[0046] 如本发明的文中所使用的，“重量%”是指基于如下给定的重量百分比：(I) 基于用于核反应堆中的中子屏蔽的低粘合剂高密度硬质合金组合物的总重量；(II) 基于用于核反应堆中的中子屏蔽的低粘合剂高密度硬质合金的总重量；或(III) 基于Fe‑Cr系金属粘合剂相的总重量。当本发明或权利要求书中提及“重量%”时，还将明确提及，它是否是指每个给定特定场景中的(I)、(II)或(III)的给定重量百分比。

[0047] 如本发明的文中所使用的，术语“D50”是指对应于所取样粒子小于所述D50值的体积为50%并且所取样粒子大于所述D50值的体积为50%的粒子尺寸。类似地，术语“D90”是指对应于所取样粒子小于所述D90值的体积为90%并且所取样粒子大于所述D90值的体积为10%的粒子尺寸。术语“D10”是指对应于所取样粒子小于所述D10值的体积为10%并且所取样粒子大于所述D10值的体积为90%的粒子尺寸。粒度分布的宽度能够通过确定跨度来计算，所述跨度由方程(D90‑D10)/D50来定义。跨度给出了10%和90%的点距标准化的中点的距离的指示。

[0048] 如本发明的文中所使用的，术语“约”是指其在权利要求书和本发明的文中使用的数字的数值的±5%。由此，“约”可用于向数字范围端点提供灵活性，其中，给定值可“高于”或“低于”给定值。因此，例如，50%的值可旨在包括由诸如如下范围所定义的范围：47.5%～52.25%、47.5%～52.5%、47.75%～50%、50%～52.5%、48%～48.5%、48%～48.75%、48%～49%、
48%～49.5%、48%～49.75%、48%～50%、48%～50.25%、48%～50.5%、48%～50.75%、48%～51%、
48%～51.5%、48%～51.75%、48%～52%、48%～52.25%、48%～52.5%、48.25%～48.5%、48.25%～
48.75%、48.25%～49%、48.25%～49.5%、48.25%～49.75%、48.25%～50%、48.25%～50.25%、
48.25%～50.5%、48.25%～50.75%、48.25%～51%、48.25%～51.25%、48.25%～51.5%、48.25%～51.75%、48.25%～52%、48.25%～52.25%、48.25%～52.5%、48.5%～48.75%、48.5%～49%、
48.5%～49.5%、48.5%～49.75%、48.5%～50%、48.5%～50.25%、48.5%～50.5%、48.5%～
50.75%、48.5%～51%、48.5%～51.25%、48.5%～51.5%、48.5%～51.75%、48.5%～52%、48.5%～
52.25%、48.5%～52.5%、49%～49.25%、49%～49.5%、49%～49.75%、49%～50%、49%～50.25%、
49%～50.5%、49%～50.75%、49%～51%、49%～51.25%、49%～51.5%、49%～51.75%、49%～52%、
49%～52.25%、49%～52.5%、49.5%～49.75%、49.5%～50%、49.5%～50.25%、49.5%～50.5%、
49.5%～50.75%、49.5%～51%、49.5%～51.5%、49.5%～51.75%、49.5%～52%、49.5%～52.25%、
49.5%～52.5%、49.75%～50%、49.75%～50.25%、49.75%～50.5%、49.75%～50.75%、49.75%～
51%、49.75%～51.25%、49.75%～51.5%、49.75%～51.75%、49.75%～52%、49.75%～52.25%、
49.75%～52.5%、50%～50.25%、50%～50.5%、50%～50.75%、50%～51%、50%～51.25%、50%～
51.5%、50%～52%、50%～52.25%、50%～52.5%等。

[0049] 如本发明的文中所使用的，术语“烧结”是指在受控压力下进行加热以最小化微粒系统的表面积的过程，这与相邻小粒子或颗粒之间产生的结合以及随后聚集的粒子或颗粒收缩有关。通过在受控压力下加热粒子来压实并形成致密的固体块状体。

[0050] 如本发明的文中所使用的，术语“粒子”是指一个或多个离散物体。

[0051] 在整个本说明书中，无论在何处使用，术语“通常”具有“典型地”或“紧密地”或“在……附近或范围内”的含义。

[0052] 如本发明的文中所使用的，术语“基本上”是指动作、特性、性质、状态、结构、项目或结果的完全或几乎完全的程度或范围。

[0053] 如本文中所使用的，“球形”是指颗粒具有基本“圆形”的形状。

[0054] 如本文中所使用的，术语“Palmqvist断裂韧性”即(KIc)是指具有预裂纹的材料在吸收能量时抵抗进一步断裂扩展的能力。

[0055] 如本文中所使用的，术语“HV30维氏(Vickers)硬度”(即施加30 kgf负载)是样品对局部塑性变形的抵抗性的度量，其通过在30 kgf下用维氏针尖压入样品中获得。

[0056] 如本文中所使用的，ISO 28079‑2009标准明确了通过压痕法在室温下测量硬质金属、金属陶瓷和硬质合金的断裂韧性和硬度的方法。ISO 28079‑2009标准适用于通过使用维氏硬度压痕的拐角处产生的压痕和裂纹的对角线长度计算的断裂韧性和硬度的测量，并且旨在用于金属结合的碳化物和碳氮化物(例如硬质金属、金属陶瓷或硬质合金)。ISO28079‑2009标准中提出的试验程序旨在环境温度下使用，但能够通过协议扩展到更高或更低的温度。ISO 28079‑2009标准中提出的试验程序也旨在正常实验室空气环境下使用。它们通常不适用于腐蚀性环境，如强酸或海水中。ISO 28079‑2009标准可直接与ASTM B771标准进行比较，如在例如“Comprehensive Hard Materials book”, 2014, Elsevier Ltd. Page 312中所公开的，通过引用将其以其完整的形式并入本文中。因此，能够假设，使用ISO
28079‑2009标准测得的断裂韧性和硬度与使用ASTM B771标准测得的值相同。

[0057] 如本发明的文中所使用的，术语“腐蚀”是指将金属转化为其他化学形式如氧化物、氢氧化物、碳酸盐或硫化物的过程。腐蚀是指材料(即通常是金属)通过与其环境发生化学和/或电化学反应而逐渐被破坏的过程。在词语最常见的用法中，腐蚀是指在反应中金属与氧化剂如氧气或硫酸盐的电化学氧化。生锈，即氧化铁的形成，是电化学腐蚀过程的熟知的实例。这种类型的损坏通常会产生原始金属的一种或多种氧化物或一种或多种盐。腐蚀也能够发生在金属以外的材料如陶瓷或聚合物等中。

[0058] 如本说明书的文中所使用的，“物理气相沉积(PVD)”是指各种真空沉积法，其能够用于制造薄膜和涂层。PVD的特征在于，沉积的材料从凝聚相到气相，然后再回到薄膜凝聚相的工艺。最常见的PVD工艺是溅射和蒸发。

[0059] 如本发明的文中所使用的，“化学气相沉积(CVD)”是指其中衬底暴露于一种或多种挥发性前体下，其在衬底表面上反应和/或分解以产生期望的沉积物的方法。通常，也会产生挥发性副产物，其通过反应室的气流来除去。

[0060] 如本发明的文中所使用的，术语“理论密度”定义为假设材料中没有空隙或污染物时，材料或元件能够获得的最大密度。理论密度的计算公式如下：

[0061] ρ=(n×A)/(V×N)，其中

[0062] ρ为密度(g/cm3)

[0063] n为每个晶胞的原子数

[0064] A为原子量(g/mol)

[0065] V为晶胞的体积(cm3/单元)

[0066] N是阿伏伽德罗(Avogadro)常数(6.023×1023 mol‑1)。

[0067] 用于中子屏蔽的低粘合剂高密度硬质合金组合物

[0068] 本发明基于提供高密度硬质合金组合物的前提并进行预测，所述组合物中低金属粘合剂的重量基于硬质合金组合物的总重量通常为约0.02重量%至约2.75重量%。本发明提供一种用于核反应堆中的中子屏蔽的低粘合剂高密度硬质合金组合物，其由陶瓷硬质相和铁(Fe)‑铬(Cr)系金属粘合剂相构成。粘合剂相独特地由具有可接受的良好的短放射性半衰期的元素构成，所述半衰期例如对于Fe为约44天并且对于Cr为约27天，这与传统上被用作硬质合金组合物中的金属粘合剂的钴(Co)和镍(Ni)形成对比。此外，当将Cr添加到硬质合金组合物中时，获得改善的耐腐蚀性。由此，获得的有益效果至少是多方面的。实际上，制造用于核反应堆中的中子屏蔽的环保硬质合金组合物，其表现出低粘合剂和高密度并同时具有改善的耐腐蚀性，并且构成硬质合金组合物的组分具有短的放射性半衰期活性。然而，本文中公开的实施方案并不严格限于仅用于核反应堆中的中子屏蔽。重要的是，它们还可以找到引人注目的效用，并且自然地与其他系统结合实施，这些系统可能通常需要有效的中子屏蔽和抑制能力。这可以包括例如：安全扫描仪；工业检查系统；由例如国防、研发(R&D)活动、公用事业或医疗用途产生的核废料；以及其他核能相关的应用，所述应用不期望地发射中子，例如核废料回收、采用中子成像技术的中子射线照相术(N射线)装置、用于消除建筑元件所散射的中子，例如在油井测井和安全检查系统中使用的中子发生器等。

[0069] 本文中用于中子屏蔽的硬质合金组合物的陶瓷硬质相最典型地由碳化钨(WC)、亚化学计量的碳化二钨(W2C)或其组合构成。在一些实例中，硬质合金组合物的陶瓷硬质相可以替代地由例如选自周期表第4、5或6族中的至少一种金属的碳化物或其任意组合构成。在某些特定实施方案中，陶瓷硬质相可以替代地由钨、钛、钽、钒、锆、铬的碳化物中的至少一种或其任意组合构成。包含上述金属碳化物的陶瓷硬质相可以以不与本主旨的目的矛盾和不相容的任意组合的方式并入它们。

[0070] 基于硬质合金组合物的总重量，陶瓷硬质相的含量通常可以为约97.25重量%至约99.98重量%。在一些实例中，基于硬质合金组合物的总重量，陶瓷硬质相的含量为约97.50重量%至约99.98重量%。在其他实例中，基于硬质合金组合物的总重量，陶瓷硬质相的含量为约97.75重量%至约99.98重量%。在又一些实例中，基于硬质合金组合物的总重量，陶瓷硬质相的含量为约98.00重量%至约99.98重量%。在另外的其它实例中，基于硬质合金组合物的总重量，陶瓷硬质相的含量为约98.25重量%至约99.98重量%。在其他实例中，基于硬质合金组合物的总重量，陶瓷硬质相的含量为约98.50重量%至约99.98重量%。在进一步的其它实例中，基于硬质合金组合物的总重量，陶瓷硬质相的含量为约98.75重量%至约99.98重量%。在另外其它实例中，基于硬质合金组合物的总重量，陶瓷硬质相的含量为约99.00重量%至约99.98重量%。在其他实施方案中，基于硬质合金组合物的总重量，陶瓷硬质相的含量为约99.25重量%至约99.98重量%。在另外其他实施方案中，基于硬质合金组合物的总重量，陶瓷硬质相的含量为约99.50重量%至约99.98重量%。在另外进一步的其他实施方案中，基于硬质合金组合物的总重量，陶瓷硬质相的含量为约99.75重量%至约99.98重量%。

[0071] 基于硬质合金组合物的总重量，陶瓷硬质相的含量还可以为约97.25重量%至约97.50重量%、约97.50重量%至约97.75重量%、约97.50重量%至约98.00重量%、约97.25重量%至约97.75重量%、约97.25重量%至约98.00重量%、约97.25重量%至约98.25重量%、约97.25重量%至约98.50重量%、约97.25重量%至约98.75重量%、约97.25重量%至约99.00重量%、约
97.75重量%至约98.00重量%、约98.00重量%至约98.25重量%、约97.75重量%至约98.25重量%、约98.25重量%至约98.50重量%、约98.50重量%至约98.75重量%、约98.25重量%至约
98.75重量%、约98.75重量%至约99.00重量%、约99.00重量%至约99.25重量%、约98.25重量%至约99.25重量%、约98.75重量%至约99.25重量%、约98.75重量%至约99.50重量%或约98.75重量%至约99.75重量%。

[0072] 基于硬质合金组合物的总重量，硬质合金组合物通常可以包含约0.02重量%至约2.75重量%的Fe‑Cr系金属粘合剂相。在一些实例中，基于硬质合金组合物的总重量，硬质合金组合物包含约0.10重量%至约2.75重量%的Fe‑Cr系金属粘合剂相。在其他实例中，基于硬质合金组合物的总重量，硬质合金组合物包含约0.20重量%至约2.75重量%的Fe‑Cr系金属粘合剂相。在另外其他实例中，基于硬质合金组合物的总重量，硬质合金组合物包含约0.25重量%至约2.75重量%的Fe‑Cr系金属粘合剂相。在另外其它实例中，基于硬质合金组合物的总重量，硬质合金组合物包含约0.50重量%至约2.75重量%的Fe‑Cr系金属粘合剂相。在另外其它实例中，基于硬质合金组合物的总重量，硬质合金组合物包含约0.75重量%至约2.75重量%的Fe‑Cr系金属粘合剂相。在其它实施方案中，基于硬质合金组合物的总重量，硬质合金组合物包含约1.00重量%至约2.75重量%的Fe‑Cr系金属粘合剂相。在另外其它实施方案中，基于硬质合金组合物的总重量，硬质合金组合物包含约1.25重量%至约2.75重量%的Fe‑Cr系金属粘合剂相。在另外其他实施方案中，基于硬质合金组合物的总重量，硬质合金组合物包含约1.50重量%至约2.75重量%的Fe‑Cr系金属粘合剂相。在另外其他实施方案中，基于硬质合金组合物的总重量，硬质合金组合物包含约1.75重量%至约2.75重量%的Fe‑Cr系金属粘合剂相。在另外其他实施方案中，基于硬质合金组合物的总重量，硬质合金组合物包含约
2.00重量%至约2.75重量%的Fe‑Cr系金属粘合剂相。在另外进一步的其他实施方案中，基于硬质合金组合物的总重量，硬质合金组合物包含约2.25重量%至约2.75重量%的Fe‑Cr系金属粘合剂相。在另外进一步的其它实施方案中，基于硬质合金组合物的总重量，硬质合金组合物包含约2.50重量%至约2.75重量%的Fe‑Cr系金属粘合剂相。

[0073] 基于硬质合金组合物的总重量，Fe‑Cr系金属粘合剂相的重量含量也可以为约0.02重量%至约0.10重量%、约0.10重量%至约0.20重量%、约0.20重量%至约0.25重量%、约
0.02重量%至约0.20重量%、约0.02重量%至约0.25重量%、约0.02重量%至约0.50重量%、约
0.02重量%至约0.75重量%、约0.25重量%至约0.50重量%、约0.25重量%至约0.75重量%、约
0.50重量%至约0.75重量%、约0.75重量%至约1.00重量%、约1.00重量%至约1.25重量%、约
0.50重量%至约1.00重量%、约0.50重量%至约1.25重量%、约0.50重量%至约1.50重量%、约
0.50重量%至约1.75重量%、约0.50重量%至约2.00重量%、约0.50重量%至约2.25重量%、约
0.50重量%至约2.50重量%、约1.25重量%至约1.50重量%、约1.50重量%至约1.75重量%、约
1.75重量%至约2.00重量%、约1.25重量%至约2.00重量%、约1.25重量%至约2.25重量%、约
2.00重量%至约2.25重量%、约2.25重量%至约2.50重量%或者约2.00重量%至约2.50重量%。

[0074] 在某些特定实施方案中，基于硬质合金组合物的总重量，硬质合金组合物可以包含约2.75重量%的Fe‑Cr系金属粘合剂相。

[0075] 基于Fe‑Cr系金属粘合剂相的总重量，金属粘合剂相的Cr的重量通常可以为约5重量%至约16重量%。在一些实例中，基于Fe‑Cr系金属粘合剂相的总重量，金属粘合剂相的Cr的重量为约8重量%至约16重量%。在其他实例中，基于Fe‑Cr系金属粘合剂相的总重量，金属粘合剂相的Cr的重量为约10重量%至约16重量%。在另外其他实例中，基于Fe‑Cr系金属粘合剂相的总重量，金属粘合剂相的Cr的重量为约12重量%至约16重量%。在另外其他实例中，基于Fe‑Cr系金属粘合剂相的总重量，金属粘合剂相的Cr的重量为约14重量%至约16重量%。

[0076] 基于Fe‑Cr系金属粘合剂相的总重量，金属粘合剂相的Cr的重量含量也可以为约5重量%至约6重量%、约5重量%至约7重量%、约5重量%至约8重量%、约5重量%至约9重量%、约5重量%至约10重量%、约8重量%至约9重量%、约8重量%至约10重量%、约8重量%至约11重量%、约8重量%至约12重量%、约8重量%至约13重量%、约10重量%至约12重量%、约10重量%至约13重量%、约10重量%至约14重量%、约10重量%至约15重量%、约12重量%至约13重量%、约12重量%至约14重量%或约12重量%至约15重量%。

[0077] 在某些特定实施方案中，基于Fe‑Cr系金属粘合剂相的总重量，金属粘合剂相的Cr的重量为约10.5重量%至约16重量%。

[0078] 在某些其他特定实施方案中，基于Fe‑Cr系金属粘合剂相的总重量，金属粘合剂相的Cr的重量为约10.5重量%至约10.7重量%。

[0079] 本领域的技术人员通常已知的用于抑制加工过程中WC和亚化学计量W2C晶粒生长的晶粒生长抑制剂如碳化钒(VC)、碳化铬(Cr3C2)、碳化钽(TaC)、碳化钛(TiC)和碳化锆(ZrC)可以以任何可能的组合和以不与本主旨的目的矛盾和不相容的任何重量存在于用于中子屏蔽的硬质合金组合物中。

[0080] 基于硬质合金组合物的总重量，晶粒生长抑制剂的重量含量可以为约0.15重量%至约2.00重量%、约0.25重量%至约2.00重量%、约0.50重量%至约2.00重量%、约0.15重量%至约0.50重量%、约0.75重量%至约2.00重量%、约1.00重量%至约2.00重量%、约1.25重量%至约2.00重量%、约0.50重量%至约1.25重量%、约0.50重量%至约1.50重量%、约0.50重量%至约
1.75重量%、约0.75重量%至约1.25重量%、约1.00重量%至约1.25重量%、约1.00重量%至约
1.50重量%、约1.25重量%至约1.50重量%、约1.25重量%至约1.75重量%、约1.25重量%至约
2.00重量%、约1.50重量%至约2.00重量%或者约1.75重量%至约2.00重量%。

[0081] 本发明的文中所述的陶瓷硬质相粉末和Fe‑Cr系金属粘合剂相粉末可以具有不与本发明的目的不相容的任意平均粒子尺寸。陶瓷硬质相粉末和Fe‑Cr系金属粘合剂相粉末通常可以表现出例如约0.5 µm至约30 µm范围内的平均粒子尺寸。在一些实例中，陶瓷硬质相粉末和Fe‑Cr系金属粘合剂相粉末具有约1 µm至约5 µm范围内的平均粒子尺寸。在其他实例中，陶瓷硬质相粉末和Fe‑Cr系金属粘合剂相粉末具有约1 µm至约10 µm范围内的平均粒子尺寸。在另外其他实例中，陶瓷硬质相粉末和Fe‑Cr系金属粘合剂相粉末具有约1 µm至约15 µm范围内的平均粒子尺寸。在另外其他实例中，陶瓷硬质相粉末和Fe‑Cr系金属粘合剂相粉末具有约1 µm至约20 µm范围内的平均粒子尺寸。在进一步的实例中，陶瓷硬质相粉末和Fe‑Cr系金属粘合剂相粉末具有在约1 µm至约25 µm范围内的平均粒子尺寸。在进一步的其他实例中，陶瓷硬质相粉末和Fe‑Cr系金属粘合剂相粉末具有在约1 µm至约30 µm范围内的平均粒子尺寸。

[0082] 陶瓷硬质相粉末和Fe‑Cr系金属粘合剂相粉末的平均粒子尺寸还可以在约5 μm至约10 μm、约10 μm至约15 μm、约5 μm至约15 μm、约15 μm至约20 μm、约5 μm至约20 μm、约20 μm至约25 μm、约5 μm至约25 μm、约25 μm至约30 μm或约5 μm至约30 μm的范围内。

[0083] 为了确定粒子尺寸，本领域的普通技术人员通常可以采用动态数字图像分析(DIA)、静态激光光散射(SLS)(也称为激光衍射)或者通过电子显微镜的视觉测量，称为图像分析和光遮蔽的技术。各种方法都涵盖了可以进行测量的特征尺寸范围。这些范围部分重叠。然而，测量同一样品的结果可能会因所使用的特定方法而异。想要确定粒子尺寸或粒度分布的熟练技术人员将很容易知道通常如何进行和实践所述的每种方法。由此，供读者参考的有例如：(i) “Comparison of Methods. Dynamic Digital Image Analysis, Laser Diffraction, Sieve Analysis”, Retsch Technology和(ii) Kelly等人的科学出版物，“Graphical comparison of image analysis and laser diffraction particle size analysis data obtained from the measurements of nonspherical particle systems”, AAPS PharmSciTech. 2006年8月18日，卷7(3):69页，以进一步深入了解各个程序和方法，所有这些文献都通过引用以其完整的形式并入本文中。

[0084] 本文中所述的用于中子屏蔽的硬质合金组合物通常可以展示在约2227 HV30至约2700 HV30范围内的HV30维氏硬度值。在一些实例中，HV30维氏硬度值范围为约2250 HV30至约2700 HV30。在其他实例中，HV30维氏硬度值范围为约2275 HV30至约2700 HV30。在另外其他实例中，HV30维氏硬度值范围为约2300 HV30至约2700 HV30。在另外其他些实例中，HV30维氏硬度值范围为约2325 HV30至约2700 HV30。在进一步的其他实例中，HV30维氏硬度值范围为约2350 HV30至约2700 HV30。在其他实施方案中，HV30维氏硬度值范围为约
2375 HV30至约2700 HV30。在另外其他实施方案中，HV30维氏硬度值范围为约2400 HV30至约2700 HV30。在另外其他实施方案中，HV30维氏硬度值范围为约2425 HV30至约2700 HV30。在另外其他实施方案中，HV30维氏硬度值范围为约2450 HV30至约2700 HV30。在进一步的其他实施方案中，HV30维氏硬度值范围为约2475 HV30至约2700 HV30。在另外进一步的其他实施方案中，HV30维氏硬度值范围为约2500 HV30至约2700 HV30。

[0085] HV30维氏硬度值还可以在约2227 HV30至约2250 HV30、约2250 HV30至约2275 HV30、约2275 HV30至约2300 HV30、约2227 HV30至约2300 HV30、约2300 HV30至约2325 HV30、约2325 HV30至约2350 HV30、约2350 HV30至约2375 HV30、约2375 HV30至约2400 HV30、约2400 HV30至约2425 HV30、约2400 HV30至约2450 HV30、约2400 HV30至约2475 HV30、约2400 HV30至约2500 HV30、约2227 HV30至约2325 HV30、约2227 HV30至约2350 HV30、约2227 HV30至约2375 HV30、约2227 HV30至约2400 HV30、约2227 HV30至约2425 HV30、约2227 HV30至约2450 HV30、约2227 HV30至约2475 HV30、约2227 HV30至约2500 HV30、约2250 HV30至约2325 HV30、约2250 HV30至约2350 HV30、约2250 HV30至约2375 HV30、约2250 HV30至约2400 HV30、约2250 HV30至约2425 HV30、约2250 HV30至约2450 HV30、约2250 HV30至约2475 HV30、约2250 HV30至约2500 HV30、约2275 HV30至约2325 HV30、约2275 HV30至约2350 HV30、约2275 HV30至约2375 HV30、约2275 HV30至约2400 HV30、约2275 HV30至约2425 HV30、约2275 HV30至约2450 HV30、约2275 HV30至约2475 HV30、约2275 HV30至约2500 HV30、约2300 HV30至约2350 HV30、约2300 HV30至约2375 HV30、约2300 HV30至约2400 HV30、约2300 HV30至约2425 HV30、约2300 HV30至约2450 HV30、约2300 HV30至约2475 HV30、约2300 HV30至约2500 HV30、约2325 HV30至约2375 HV30、约2325 HV30至约2400 HV30、约2325 HV30至约2425 HV30、约2325 HV30至约2450 HV30、约2325 HV30至约2475 HV30、约2325 HV30至约2500 HV30、约2350 HV30至约2400 HV30、约2350 HV30至约2425 HV30、约2350 HV30至约2450 HV30、约2350 HV30至约2475 HV30，或约2350 HV30至约2500 HV30、约2375 HV30至约2425 HV30、约2375 HV30至约2450 HV30、约2375 HV30至约2475 HV30或约2375 HV30至约2500 HV30的范围内。

[0086] 本文中所述的用于中子屏蔽的硬质合金组合物实际上可以表现出在约5 MPa√m至约7.6 MPa√m范围内的Palmqvist断裂韧性(KIc)值。在一些实例中，Palmqvist断裂韧性(KIc)值范围为约6 MPa√m至约7.6 MPa√m。在其他实例中，Palmqvist断裂韧性(KIc)值范围为约7 MPa√m至约7.6 MPa√m。

[0087] Palmqvist断裂韧性(KIc)值范围也可以为约5 MPa√m至约6 MPa√m、约5 MPa√m至约7 MPa√m或约6 MPa√m至约7 MPa√m。

[0088] 用于中子屏蔽的烧结低粘合剂高密度硬质合金的制造方法

[0089] 通过在环境条件下(即，在球磨机、超微粉碎机或行星式粉碎机中，温度为25℃、298.15 K且压力为101.325 kPa)对陶瓷硬质相粉末和Fe‑Cr系金属粘合剂相粉末进行数小时(例如8、16、32、64小时)的研磨操作以形成粉末共混物，能够产生硬质合金组合物的期望粒子尺寸。在一些实施方案中，作为使用物理共混设备的球磨机、超微粉碎机或行星式粉碎机的替代，超声波混合可以是共混方法的合适选择。由此，在这种情况下，超声波混合使用声能以在突破性的速度、质量和可重复性的条件下有效地处理例如粉末、糊状物、液体及其组合。使用例如声学混合器可以快速并彻底地混合几乎任何尺寸、材料特性或形态的粉末。
声学处理通常比传统技术快几个数量级。在此，声学混合器可以例如采用60 Hz的运动，然后其导致每个粒子随机地与相邻粒子碰撞，改变它们的路径，碰撞，然后与行为方式同样混乱的其他粒子再次碰撞。研磨操作的主要目的是促进良好的Fe‑Cr系金属粘合剂相粉末的分布和粉末成分之间的有利润湿性。对粉末进行研磨操作对于加强研磨后的陶瓷硬质相粉末和Fe‑Cr系金属粘合剂相粉末的物理完整性至关重要，并且在某些情况下，还可以使碳化钨(WC)或碳化二钨(W2C)晶体或由它们的组合形成的晶体解聚。可接受的Fe‑Cr系金属粘合剂相粉末分布和粉末组分之间的良好质量的润湿性是得到用于中子屏蔽的具有优异物理质量的硬质合金的基本参数。另一方面，如果Fe‑Cr系金属粘合剂相粉末分布和润湿性质量较差，则这导致在最终烧结体中可能会不期望地出现孔和裂纹，这对制造的用于中子屏蔽的硬质合金是有害的。在某些情况下，陶瓷硬质相粉末和Fe‑Cr系金属粘合剂粉末能够在研磨操作之前被压碎或以其他方式粉碎。

[0090] 如本领域技术人员所显而易见的，通过首先向粉末添加研磨液以形成研磨粉末浆料组合物来进行研磨。研磨液可以为：水；醇，例如但不限于乙醇、甲醇、异丙醇、丁醇、环己醇；有机溶剂，例如丙酮或甲苯；醇混合物；醇和溶剂的混合物；或类似成分。研磨粉末浆料组合物的性质除其他外取决于添加的研磨液的量。因为研磨粉末浆料组合物的干燥需要大量能量，所以应最小化所使用的研磨液的量以保持低成本。然而，需要添加足够的研磨液，以实现易于泵送的研磨粉末浆料组合物，并避免系统堵塞。此外，本领域技术人员通常已知的其他化合物能够添加到浆料中，例如分散剂、pH调节剂等。有机粘合剂的非限制性实例如聚乙二醇(PEG)、石蜡、聚乙烯醇(PVA)、长链脂肪酸、蜡或其任意组合或类似组分可在研磨之前添加到研磨粉末浆料组合物中，通常添加所形成浆料总体积的例如15体积%和25体积%(即，由各种所述组分构成的总体积%)。这样做主要是为了促进在研磨操作期间形成陶瓷硬质相和Fe‑Cr系金属粘合剂相粉末的共混物。

[0091] 接下来，能够对研磨后的粉末浆料组合物进行喷雾干燥、冷冻干燥或真空干燥，并进行造粒，以提供通常呈球形的自由流动粉末聚集体。如本发明的文中所使用的，术语“自由流动”是指松散堆积的硬质合金粉末在硬质合金粉末的每个自由流动的粒子之间呈现孔的空间，没有产生任何物理限制或障碍来抑制硬质合金粉末粒子的自由流动的能力。

[0092] 在喷雾干燥的情况下，由与有机液体混合的陶瓷硬质相粉末和Fe‑Cr系金属粘合剂相粉末以及有机粘合剂构成的研磨粉末浆料组合物可以通过干燥塔中的适当喷嘴雾化，其中小的离散液滴通过水平流入干燥塔的热气体流股如氮气、氩气或空气的流股瞬间干燥，以形成具有自由流动性质的球形粉末团聚体。如本文中所使用的，“雾化”是指将大量液体进料转化为离散液滴，从而明显增加进料液体的表面积，由此明显增加给定溶剂(即研磨液)的可实现蒸发速率的过程。雾化阶段旨在为从研磨粉末浆料组合物中蒸发给定溶剂创造最佳条件。喷嘴和旋转雾化器用于形成喷雾。干燥塔可以仅配备一个喷嘴，或者配备多个这样的喷嘴以形成具有自由流动性质的球形陶瓷硬质相粉末和Fe‑Cr系金属粘合剂相粉末的混合团聚体。

[0093] 干燥后的硬质合金粉末可以进行预烧结升温程序，以完全除去有机粘合剂，这也称为有机粘合剂的脱除(depegging)或脱蜡。可以采用从200℃开始至450℃结束、从200℃开始至500℃结束、从200℃开始至550℃结束、从200℃开始至600℃结束、从250℃开始至450℃结束、从250℃开始至500℃结束、从250℃开始至550℃结束、从250℃开始至600℃结束、从300℃开始至450℃结束、从300℃开始至500℃结束、从300℃开始至550℃结束或者从
300℃开始至600℃结束的合适温度以完全除去有机粘合剂。这通常可以在反应性H2气氛中进行，其中施加的氢气(H2)流速为约1000 升/小时至约10000 升/小时、约3000 升/小时至约10000 升/小时、约6000 升/小时至约10000 升/小时或约9000 升/小时至约10000 升/小时。温度通常可以以例如约0.70℃/min的速率持续升高。在一些实例中，在除去有机粘合剂之后，温度可以以约2℃/min的速率依次串联升高，当达到某个温度范围时，速率变为约
10℃/min，或者再次当达到特定温度范围时，例如以约2℃/min的速率变为约5℃/min。脱除或脱蜡(即有机粘合剂的脱粘)的上述温度范围通常可以在烧结炉中加热约60分钟至约90分钟或约60分钟至约7小时后达到。因此，通常，确定并进行所选的特定类型的加热模式，并以给予并由此赋予硬质合金粉末期望的完全脱蜡的相变的方式持续特定的时间段。通常，有机粘合剂脱蜡的预烧结循环可以在反应性(H2)气氛、真空中或在非反应性惰性气氛如氮气(N2)或氩气(Ar)中进行。

[0094] 接下来，硬质合金粉末随后进行固结工艺，以最终形成用于中子屏蔽的高密度硬质合金。如本发明的文中所使用的，术语“固结工艺”是指包括同时(i) 压实(即压制)和(ii) 固结(即致密化，从而通过加热来烧结材料)硬质合金粉末的任何工艺。在一些实例中，固结工艺可以通过热压(HP)硬质合金粉末来完成。HP是一个相对较慢的过程，并且压实通常是单轴的。加热由集成在压力机中的元件同时完成。在其他实例中，固结工艺可以通过热等静压(HIP)来进行。HIP同样也是一个相对较慢的过程，并且压实是等静压的，即在3个方向或轴上施加压力。加热由集成在压力机中的元件同时进行。因此，HIP使硬质合金粉末在例如高压容器中经受高温和等静压气体压力。所使用的加压气体可以为例如氩气。最通常使用诸如氩气的惰性气体，使得进行HIP的材料不会发生化学反应。加热腔室，导致容器内的压力升高。压力从所有3个方向施加到硬质合金粉末上。惰性氩气通常可施加约7,350 psi(约50.7 MPa)至约45,000 psi(约310 MPa)的压力，其中约15,000 psi(约100 MPa)通常是最常用的压力。在另外其它实例中，固结工艺可通过放电等离子烧结(SPS)来进行。SPS的主要特征是，脉冲直流(DC)或交流(AC)电流通过烧结模具。与其中热量由外部加热元件提供的HP和HIP不同，热量产生在内部。这有利于实现高加热和冷却速率(例如高达1000 K/min)。由此，烧结过程通常很快，通常在几分钟内完成。所述过程的速度确保，它有可能将硬质合金粉末致密化至纳米尺寸或纳米结构，同时避免标准致密化技术中伴随的粗糙化。在SPS中，压实通常是单轴的，但就应力状态而言，由于包含并包裹硬质合金粉末的刚性烧结模具所产生的效果而能够潜在地达到等静压应力状态。如上所述，加热是通过使烧结模具受到通过包含硬质合金粉末的烧结模具的电流场来提供的。SPS可以用作形成功能梯度软磁硬质合金粉末的工具，并且它有助于加速磁性材料的开发。值得注意的是，与更传统的固结方法相比，SPS提高了烧结硬质合金的抗氧化性和耐磨性。在另外其他实例中，可以同样良好地采用与这种上述技术类似的方法以用于硬质合金粉末的固结工艺，这对于本领域的普通技术人员来说是显而易见的。

[0095] 对于前述烧结固结工艺所应用的温度主要可以在从1300℃开始至1500℃结束、从1300℃开始至1600℃结束、从1300℃开始至1700℃结束、从1300℃开始至1800℃结束、从
1400℃开始至1500℃结束、从1400℃开始至1600℃结束、从1400℃开始至1700℃结束、从
1400℃开始至1800℃结束、从1500℃开始至1600℃结束、从1500℃开始至1700℃结束或者从1500℃开始至1800℃结束的范围内。

[0096] 在HIP的情况下，能够对硬质合金粉末进行HIP，或者，作为额外步骤对烧结硬质合金进行HIP。在这种情况下，硬质合金材料将被压制，并且典型地在通常非反应性惰性气氛如氩气(Ar)或氮气(N2)中进行真空烧结。接下来，烧结硬质合金可进行额外的HIP处理步骤。该额外的HIP步骤实现了消除烧结硬质合金粉末中可能存在的任何孔隙的目的。在真空烧结过程中，所施加的温度范围例如可以为：从1300℃开始至1500℃结束、从1300℃开始至1600℃结束、从1300℃开始至1700℃结束、从1300℃开始至1800℃结束、从1300℃开始至
1900℃结束、从1300℃开始至2000℃结束、从1400℃开始至1500℃结束、从1400℃开始至
1600℃结束、从1400℃开始至1700℃结束、从1400℃开始至1800℃结束、从1400℃开始至
1900℃结束、从1400℃开始至2000℃结束、从1500℃开始至1600℃结束、从1500℃开始至
1700℃结束、从1500℃开始至1800℃结束、从1500℃开始至1900℃结束或者从1500℃开始至2000℃结束。

[0097] 现在转向图1，该图显示了流程图，所述流程图展示了根据主旨的示例性实施方案的制造用于中子屏蔽的低粘合剂高密度硬质合金的各个工艺步骤。图1显示，在步骤100中，所述工艺从将在研磨液中的粉末混合物与有机粘合剂共混以形成浆料共混物开始，所述粉末混合物包含形成陶瓷硬质相的硬质成分的粉末和铁(Fe)‑铬(Cr)系金属粘合剂相，所述铁(Fe)‑铬(Cr)系金属粘合剂相基于Fe‑Cr系金属粘合剂相的总重量包含约5重量%至约16重量%的铬，如第[0081]～[0082]段中所述。接下来，在步骤102中，通过所述方法中的任意一种对所形成的浆料共混物进行干燥以得到粉末共混物，如第[0083]～[0084]段中所述。在步骤105中，进行预烧结升温程序，该程序因此完全除去任何可能残留的有机粘合剂，从而使形成的粉末混合物脱蜡和脱除，如第[0085]段中所述。所述工艺最终在步骤110中结束，其中通过进行第[0086]～[0088]段中先前描述的任何一种固结方法来烧结脱蜡的粉末共混物以最终形成用于中子屏蔽的烧结高密度硬质合金，所述固结方法可以包括热压(HP)、热等静压(HIP)或放电等离子烧结(SPS)。然而，应理解，烧结通常包括由脱粘、固态烧结、液相烧结和最终在烧结操作完全完成后将烧结材料冷却至环境条件所限定的过程。本领域的普通技术人员会知道，前面第[0085]～[0088]段中描述的固结工艺中的上述步骤能够在同一固结设备中一起进行。或者，本领域的普通技术人员还会知道，它们同样可以在不同的固结设备中一个接一个地进行。

[0098] 本文中所述的用于中子屏蔽的硬质合金组合物的理论密度通常可以在约15.25 3 3 3
g/cm至约17 g/cm 的范围内。在一些实例中，硬质合金组合物的理论密度在约15.50 g/cm
3 3
至约17 g/cm的范围内。在其他实例中，硬质合金组合物的理论密度在约15.75 g/cm至约
3 3
17 g/cm 的范围内。在另外其他实例中，硬质合金组合物的理论密度在约16 g/cm 至约17 
3 3
g/cm 的范围内。在另外其他实例中，硬质合金组合物的理论密度在约16.25 g/cm 至约17 
3 3
g/cm的范围内。在进一步的其他实例中，硬质合金组合物的理论密度在约16.50 g/cm 至约
3 3
17 g/cm的范围内。在另外其他实例中，硬质合金组合物的理论密度在约16.75 g/cm至约
3
17 g/cm的范围内。

[0099] 硬质合金组合物还可以具有在约15.25 g/cm3至约15.50 g/cm3、约15.50 g/cm3至3 3 3 3 3
约15.75 g/cm、约15.75 g/cm至约16 g/cm、约15.25 g/cm 至约15.75g/cm 、约15.25 g/
3 3 3 3 3 3
cm至约16 g/cm 、约15.25g/cm至约16.25g/ cm、约16 g/cm至约16.25 g/cm、约16 g/
3 3 3 3 3 3
cm 至约16.50 g/cm 、约16 g/cm 至约16.75 g/cm 、约16.25 g/cm 至约16.50 g/cm、约
3 3 3 3
16.25 g/cm至约16.75 g/cm或约16.50 g/cm至约16.75 g/cm范围内的理论密度。

[0100] 下表1显示了与比较样品F比较的本申请的硬质合金组合物A～E的某些特定实施方案中的理论密度。表1表明，当金属粘合剂相的重量基于硬质合金组合物的总重量为比2.75重量%高约9%(即，比较样品H中的3重量%对申请样品G中的2.75重量%)时，看出，理论密
3 3
度从15.21 g/cm降低至15.17 g/cm，于是这将对比较样品H的中子屏蔽潜力产生削弱和有害的影响。换言之，这意味着，与高密度硬质合金样品相比，为了获得相同的中子屏蔽效果和能力，低密度硬质合金样品将需要具有更大的厚度。

[0101]

[0102] 实施例

[0103] 提出下列实例以为本领域的技术人员提供如何制备和使用所述主旨的全部内容和说明，且并不旨在限制发明人认为是他们公开的内容的范围，也不旨在表示下面的实验是全部或唯一进行的实验。关于所使用的数值，进行了尝试以确保精确度，但应对一些实验误差和偏差进行考虑。

[0104] 实施例1

[0105] 具有陶瓷硬质相和低重量铁(Fe)‑铬(Cr)系金属粘合剂相的高密度硬质合金组合物比比较样品表现出更优异的耐腐蚀性

[0106]

[0107] 表2表明，当所用金属粘合剂相的重量接近硬质合金组合物总重量的3重量%(即比较样品E～F)时，比较样品E和比较样品F分别表现出金属粘合剂表面上钝化层Cr3O2的(I) 较低的连续性和(II) 较差的连续性。因此，在这种情况下，比较样品E和比较样品F可能会表现出较低的耐腐蚀性，因为钝化层Cr3O2在金属粘合剂表面上的连续性方面的积极作用减弱。尽管比较样品D表现出金属粘合剂相重量为3重量%但在金属粘合剂表面上钝化层(Cr3O2)的连续性良好，但这有利地归因于Cr的重量含量基于Fe‑Cr系金属粘合剂相的总重量为约10.7重量%。

[0108] 实施例2

[0109] 具有陶瓷硬质相和低重量铁(Fe)‑铬(Cr)系金属粘合剂相的高密度硬质合金组合物表现出坚固的硬度和断裂韧性

[0110]

[0111] 表3显示了样品W2C_Fe、WC_Fe1、WC_Fe2、WC_Fe3、WC_Fe4、WC_Fe5和WC_Fe6的组成，其中包含重量范围为0.02重量%至2.75重量%的Fe‑Cr系金属粘合剂、重量范围为97.25重量%至99.98重量%的WC和重量为99.98重量%的W2C。

[0112] 如本发明文中的第[0056]段中所述，根据关于硬质合金的ISO 28079:2009确定了HV30维氏硬度和Palmqvist断裂韧性(KIc)的测量值。使用Vickers Limited设备在30 kgf下对每种材料施加三次压痕。使用光学显微镜在放大倍数为500倍的条件下测量了压痕对角线和从压痕角出现的裂纹长度。

[0113] 如表3所示，样品W2C_Fe、WC_Fe1、WC_Fe2、WC_Fe3、WC_Fe4、WC_Fe5和WC_Fe6得到的HV30维氏硬度值在2227 HV30至2700 HV30的范围内。另一方面，得到的Palmqvist断裂韧性(KIc)值在5 MPa√m至7.6 MPa√m的范围内。

[0114] 尽管已经结合本发明的实施方案对本发明进行了描述，但是本领域技术人员将会理解，可以在不背离如所附权利要求中所定义的本发明的精神和范围的条件下做出未具体描述的添加、删除、修改和替换。

[0115] 关于本文中大量任何复数和/或单数术语的使用，本领域技术人员能够根据上下文和/或应用适当地将复数转化为单数和/或将单数转化为复数。为清楚起见，各种单数/复数转换在此未明确阐述。

[0116] 本文中所述的主题有时显示包含在不同的其他组件内或与其连接的不同组件。应该理解，这样描述的体系结构仅仅是示例性的，并且实际上可以完成实现相同功能的许多其他体系结构。在概念意义上，实现相同功能的组件的任何布置都是有效地“关联”的，从而实现期望的功能。因此，本文中组合以实现特定功能的任何两个组件都能够视为彼此“相关联”，从而实现期望的功能，而不管体系结构或中间组件如何。同样地，如此关联的任何两个组件也能够视为彼此“可操作地连接”或“可操作地耦合”以实现期望的功能，并且能够如此关联的任何两个组件也能够被视为彼此“可操作地耦合”，以实现期望的功能。可操作地可耦合的具体实例包括但不限于物理可匹配和/或物理交互组件、和/或无线可交互的和/或无线相互作用组件、和/或逻辑相互作用和/或逻辑可交互组件。

[0117] 在一些情况下，一个或多个组件在本文中可以被称为“被构造为”、“被构造”、“可构造为”、“可操作/操作性”、“适应/可适应”、“能够”、“符合/一致”等。本领域的技术人员将认识到，这种术语(例如“构造为”)通常能够包括活动状态组件和/或非活动状态组件和/或备用状态组件，除非上下文另有要求。

[0118] 尽管已经显示并描述了本文中描述的本主题的特定方面，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，基于本文中的主张，可以做出改变和修改而不背离本文中所描述的主题及其更宽泛的方面，因此所附权利要求将在其范围内涵盖在本文中所述主题的真实精神和范围内的所有这种改变和修改。本领域技术人员将理解，通常，本文中所使用的术语，特别是所附权利要求书(例如所附权利要求书的主体)中的术语通常旨在作为“开放式”术语(例如，术语“包括”应该解释为“包括但不限于”，术语“具有”应解释为“至少具有”，术语“包括”应解释为“包括但不限于”等)。

[0119] 本领域技术人员将会进一步理解，如果打算引用权利要求陈述的具体数目，则这种意图将在权利要求中明确记载，并且在没有这种陈述的情况下，则不存在这种意图。例如，作为对理解的帮助，如下所附权利要求可以包含介绍性短语“至少一个”和“一个或多个”的使用以引入权利要求的陈述。然而，这种短语的使用不应解释为暗示由不定冠词“一个”或“一种”引入的权利要求陈述将包含这种引入的权利要求叙述的任何特定权利要求限制为仅包含一个这种陈述的权利要求，即使当相同的权利要求包括介绍性短语“一个或多个”或“至少一个”以及诸如“一个”或“一种”的不定冠词(例如，“一个”和/或“一种”应典型地解释为是指“至少一个”或“一个或多个”)时；对于用于引入权利要求陈述的定冠词的使用也是如此。

[0120] 此外，即使明确陈述了引入的权利要求陈述的具体数量，本领域技术人员也将认识到，这种陈述通常应该解释为是指至少所陈述的数量(例如，“两个陈述”的纯粹陈述，没有其他修饰语，通常意味着至少两个的陈述，或者两个以上的陈述)。

[0121] 此外，在使用类似于“A、B和C等中的至少一个”的惯例的那些情况下，通常这种构造旨在于本领域技术人员将理解所述惯例的含义(例如，“具有A、B和C中的至少一个的系统”将包括但不限于仅具有A、仅具有B、仅具有C、一起具有A和B、一起具有A和C、一起具有B和C和/或一起具有A、B和C等的系统)。在使用类似于“A、B或C等中的至少一个”的惯例的那些情况下，通常这种构造旨在于本领域技术人员将理解所述惯例的含义(例如，“具有A、B或C中的至少一个的系统”将包括但不限于仅具有A、仅具有B、仅具有C、一起具有A和B、一起具有A和C、一起具有B和C和/或一起具有A、B和C等的系统)。本领域技术人员将进一步理解，无论是在说明书、权利要求书还是附图中，典型地表示两个以上替代术语的转折词和/或短语应理解为考虑包括术语中的一个术语、术语中的任意一个术语、或两个术语的可能性，除非上下文另有规定。例如，短语“A或B”通常将被理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。

[0122] 关于所附权利要求书，本领域技术人员将认识到，其中所述操作通常可以以任意顺序实施。而且，尽管以一个或多个序列呈现各种操作流程，但应该理解的是，各种操作可以以不同于所显示的顺序的其他顺序来实施，或者可以同时实施。除非上下文另有规定，否则这种替代排序的实例可以包括重叠、交错、中断、重新排序、增量、预备、补充、同时、反向或其他变体排序。此外，除非上下文另有规定，否则诸如“响应于”、“涉及”或其他过去式形容词的术语通常不旨在排除这种变体。

[0123] 本领域技术人员将认识到，上述特定的示例性工艺和/或装置和/或技术代表了本文中其他地方如在与其一起提交的权利要求中和/或本申请中的其他地方提出的更一般的工艺和/或装置和/或技术。

[0124] 尽管本文中已经公开了各个方面和实施方案，但是其他方面和实施方案对于本领域技术人员而言将是显而易见的。本文中公开的各个方面和实施方案是用于说明的目的，而不是限制性的，条件是真正的范围和精神由如下权利要求书示出。

[0125] 详细描述、附图和权利要求书中所述的示例性实施方案并不意味着限制。可以使用其他实施方案，并且可以做出其他改变，而不脱离此处给出的主题的主旨或范围。

[0126] 在提供值的范围的情况中，应理解，除非上下文有明确其他表示，否则在所述范围的上限和下限之间小至所述下限单位十分之一的各个插入值或在所述范围内任意其他所述的或插入值也包括在本发明的范围内。能够独立地包括在更小范围内的这些更小范围的上限和下限也包括在本发明内，明确排除所述范围内的任何界限。在所述范围包括一个或两个界限时，排除两个所包括界限的范围也包括在本发明中。

[0127] 本领域的技术人员将认识到，为了概念清楚起见，使用本文中描述的组件(例如操作)、设备、对象以及伴随其的讨论作为实例，并且可以预期各种构造变体。因此，如本文中所使用的，阐述的具体实例和伴随的讨论旨在代表它们的更一般的类别。通常，使用任何特定示例旨在代表其类别，并且不包含特定组件(例如操作)、设备和对象不应视为限制。

[0128] 此外，例如，本文中所描述的系统和方法的任何序列和/或序列的时序是说明性的，不应被解释为本质上是限制性的。因此，应当理解，工艺步骤可以以序列或时序示出并描述，但它们不一定限于以任何特定序列或顺序执行。例如，这些工艺或方法中的步骤通常可以以各种不同的序列和顺序执行，同时仍在本发明的范围内。

[0129] 最后，本文中讨论的申请公布和/或专利仅用于在所述公开内容的申请日期之前将其公开。本文中的任何内容均不应解释为承认，所述发明内容无权凭借先前的发明内容来提前这种公布。