專利名稱：：復(fù)合金屬陶瓷制品及其制造方法金屬陶瓷是用于描述由陶瓷組分和粘結(jié)劑組分組成的塊體材料的術(shù)語。所說的陶瓷組分包括非金屬化合物或準(zhǔn)金屬化合物。所說的陶瓷組分在二維或三維方向上可能相連，也可能不相連。所說的粘結(jié)劑包括金屬或合金，通常在三維方向上相連。粘結(jié)劑把陶瓷組分結(jié)合在一起形成塊體材料。每種塊體金屬陶瓷的性能來自陶瓷組分的性質(zhì)和粘結(jié)劑組分的性質(zhì)的相互作用。金屬陶瓷系列可以定義為由用特定的粘結(jié)劑組分結(jié)合的特定的陶瓷組分組成的塊體金屬陶瓷。用鈷合金結(jié)合的碳化鎢是一個(gè)系列的實(shí)例(WC-Co系列，一種膠結(jié)碳化物)。通過分別調(diào)整或者一起調(diào)整每個(gè)組分的含量、特性或含量和特性可以設(shè)計(jì)金屬陶瓷系列的性能。但是，材料的一種性能的改進(jìn)常常會(huì)降低另一個(gè)性能。例如，在改進(jìn)WC-Co系列的耐磨性時(shí)，一般會(huì)降低材料的抗斷裂性能。因此，在設(shè)計(jì)整體膠結(jié)碳化物時(shí)，從未結(jié)束過以降低另一個(gè)性能為代價(jià)而改進(jìn)材料的一個(gè)性能的循環(huán)。盡管如此，仍然在承受較大壓應(yīng)力的設(shè)備中使用整體膠結(jié)碳化物。但是，僅僅選擇設(shè)備中的某些部分用整體膠結(jié)碳化物構(gòu)成，而不是用整體膠結(jié)碳化物建造整個(gè)設(shè)備。這些選擇的部分除了承受較大的壓應(yīng)力以外，可能還承受磨損、沖擊、張應(yīng)力、疲勞或上述這些的組合。在某些設(shè)備中，所說的膠結(jié)碳化物部分具有特定的形式，使得雖然在整體上承受較大的壓應(yīng)力，但是在整體膠結(jié)碳化物的特定表面內(nèi)產(chǎn)生張應(yīng)力。由于所說的張應(yīng)力可能超過所說的膠結(jié)碳化物的抗張強(qiáng)度或超過所說的膠結(jié)碳化物的疲勞極限，所以會(huì)產(chǎn)生災(zāi)難性的破壞。一個(gè)解決以降低材料的另一個(gè)性能為代價(jià)來調(diào)整整體金屬陶瓷的一個(gè)性能這種無休止的循環(huán)的方法是把幾種整體金屬陶瓷結(jié)合在一起形成多區(qū)域金屬陶瓷制品。世界上的許多個(gè)人和公司的資源(即時(shí)間和資金)已經(jīng)投入到開發(fā)多區(qū)域的膠結(jié)碳化物制品中。通過在該課題方面的出版物、美國和外國的專利，以及外國的專利公布的數(shù)量可以表明投入到其開發(fā)方面的資源的數(shù)量。一些美國和外國的專利，以及外國的專利公布包括美國專利Nos.2,888,247；3,909,895；4,194,790；4,359,355；4,427,098；4,722,405；4,743,515；4,820,482；4,854,405；5,074,623；和5,335,738，外國的專利公布Nos.DE-A-3519101；GB-A806406；EPA-0111600；DE-A-3005684；FR-A-2343885；GB-A-1115908；GB-A-2017153；和EP-A-0542704。盡管表明了資源的量，但是在工業(yè)上還沒有令人滿意的多區(qū)域的膠結(jié)碳化物制品可以解決現(xiàn)存的問題。此外，還沒有令人滿意的制造多區(qū)域的膠結(jié)碳化物制品的方法。而且，還沒有令人滿意的整體膠結(jié)碳化物制品，更不用說在壓應(yīng)力下表現(xiàn)出優(yōu)異性能的、以及表現(xiàn)出優(yōu)異的強(qiáng)度能承受由于壓應(yīng)力產(chǎn)生的張應(yīng)力或疲勞的多區(qū)域的膠結(jié)碳化物制品。而且，還沒有令人滿意的方法制造在壓應(yīng)力下表現(xiàn)出優(yōu)異性能，以及表現(xiàn)出優(yōu)異的強(qiáng)度和耐疲勞性能，能夠承受由于壓縮載荷導(dǎo)致的張應(yīng)力的多區(qū)域的膠結(jié)碳化物制品。某些資源花費(fèi)在“想法的實(shí)驗(yàn)”和僅僅提出希望上…其中沒有告訴制造這樣的多區(qū)域的膠結(jié)碳化物制品的方法。其它的資源花費(fèi)在開發(fā)復(fù)雜的方法上。一些方法包括預(yù)設(shè)計(jì)起始配料、生坯的幾何形狀，或者同時(shí)預(yù)設(shè)計(jì)這兩者。例如，把用于制造多區(qū)域的膠結(jié)碳化物制品的起始配料單獨(dú)地成型為不同的生坯。有時(shí)候，所說的單獨(dú)成型的生坯也單獨(dú)地?zé)Y(jié)，有時(shí)候在磨光之后通過焊接，銅焊或收縮配合進(jìn)行裝配形成多區(qū)域的膠結(jié)碳化物制品。有時(shí)，單獨(dú)成型的生坯可以先裝配，然后燒結(jié)。構(gòu)成單獨(dú)成型生坯的相同配料的不同組合對(duì)應(yīng)于不同的燒結(jié)過程。配料的每一種組合的收縮是唯一的。配料的每一種組合唯一地對(duì)應(yīng)于燒結(jié)溫度、燒結(jié)時(shí)間、燒結(jié)氣氛、或上述這些因素的任何組合。只有進(jìn)行成型模具和生坯尺寸的復(fù)雜的預(yù)設(shè)計(jì)，才能使燒結(jié)在裝配之后進(jìn)行。為了進(jìn)行預(yù)設(shè)計(jì)，需要一個(gè)多方面的數(shù)據(jù)庫，其中包括配料對(duì)于不同的溫度、時(shí)間、氣氛或上述因素的任何組合的響應(yīng)。這樣的數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)是成本上所不允許的。為了避免這些成本，必須使用精細(xì)的工藝控制設(shè)備。這也是昂貴的。此外，在使用精細(xì)的工藝控制設(shè)備時(shí)，對(duì)于預(yù)定工藝參數(shù)的微小偏差會(huì)產(chǎn)生碎片，而不是得到有用的多區(qū)域的膠結(jié)碳化物制品。還有一些資源花費(fèi)在繁復(fù)的成型多區(qū)域的膠結(jié)碳化物制品的方法上。例如，先燒結(jié)非化學(xué)計(jì)量的整體的膠結(jié)碳化物制品。其組成中碳量不足，因此燒結(jié)的碳化物中含有η相。然后把這種整體的膠結(jié)碳化物制品經(jīng)過碳化環(huán)境，通過反應(yīng)消除每個(gè)制品外圍部分的η相。除了配料的預(yù)設(shè)計(jì)之外，這些方法需要中間的加工工序和碳化設(shè)備。由于上述原因，對(duì)于多區(qū)域的膠結(jié)碳化物制品和多區(qū)域的金屬陶瓷制品，有一種能夠低成本地制造的需求。此外，對(duì)于多區(qū)域的膠結(jié)碳化物制品和多區(qū)域的金屬陶瓷制品，還有一種需求，即在壓應(yīng)力下能表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，并且表現(xiàn)出能夠承受由于壓應(yīng)力產(chǎn)生的張應(yīng)力的優(yōu)異的強(qiáng)度，而且可以低成本地制造。本發(fā)明涉及由金屬陶瓷構(gòu)成的制品，優(yōu)選的是由膠結(jié)碳化物構(gòu)成的制品，其中至少有兩個(gè)區(qū)域，這兩個(gè)區(qū)域至少具有一種不同的性質(zhì)。本發(fā)明還涉及這些獨(dú)特的新型制品的使用和制造方法。本發(fā)明滿足了長期以來在金屬陶瓷技術(shù)方面一種需求，即通過提供至少有兩個(gè)區(qū)域的制品，這些區(qū)域至少有一個(gè)性質(zhì)不同，來改進(jìn)金屬陶瓷材料體系，優(yōu)選的是在以產(chǎn)生張應(yīng)力的形式或在超過整體材料的疲勞極限的情況下施加壓縮載荷時(shí)，表現(xiàn)出延長制品壽命的抗沖擊斷裂性。一個(gè)實(shí)例包括具有至少一個(gè)主邊緣或部分表現(xiàn)出抗張應(yīng)力斷裂性、抗疲勞斷裂性、或者可以同時(shí)表現(xiàn)出這兩種性能，而其相鄰的區(qū)域表現(xiàn)出適當(dāng)?shù)哪蛪簭?qiáng)度的金屬陶瓷制品。通過認(rèn)識(shí)到在制造多區(qū)域制品中遇到的問題的解決方法，本發(fā)明提供了一種制造該制品的方法。以前，制造多區(qū)域制品的嘗試的失敗是由于在制品的致密化過程中產(chǎn)生的缺陷(例如，在燒結(jié)過程中生坯開裂)。因此，通過利用工藝參數(shù)(例如，不同的碳化物顆粒尺寸或不同的碳化物化學(xué)性質(zhì)或不同的粘結(jié)劑含量或不同的粘結(jié)劑化學(xué)性質(zhì)、不同的磁飽和強(qiáng)度百分?jǐn)?shù)、或上述參數(shù)的任何組合)的疊加效應(yīng)得到獨(dú)特的新型多區(qū)域制品的方法來制造本發(fā)明的制品。在施加使金屬陶瓷內(nèi)部誘導(dǎo)產(chǎn)生張應(yīng)力的壓縮載荷時(shí)，應(yīng)用這些制品可以具有比以前技術(shù)的制品的使用壽命更長的使用壽命。在一個(gè)實(shí)施方案中，調(diào)整每個(gè)粉末混合物以調(diào)整每個(gè)粉末混合物的磁飽和強(qiáng)度(磁飽和強(qiáng)度也可以表示為磁飽和強(qiáng)度百分?jǐn)?shù)，例如，WC-Co的100％磁飽和強(qiáng)度等于17,870gauss/cm3)。然后在一定的溫度下，把這些粉末混合物并排放置一定的時(shí)間，壓力任選，控制粘結(jié)劑在每種粉末混合物中的遷移，在得到的至少兩個(gè)區(qū)域之間形成連續(xù)平滑的過渡，并在得到的至少兩個(gè)區(qū)域之間自動(dòng)形成金相結(jié)合。通過添加陶瓷組分、粘結(jié)劑組分或二者同時(shí)添加，可以把每個(gè)粉末混合物的磁飽和強(qiáng)度或磁飽和強(qiáng)度百分?jǐn)?shù)調(diào)整到要求值。作為另一個(gè)實(shí)例，在碳化鎢-鈷體系中，調(diào)整每個(gè)粉末混合物的磁飽和強(qiáng)度或磁飽和強(qiáng)度百分?jǐn)?shù)，使得每個(gè)粉末混合物完全致密化，并控制粘結(jié)劑在每個(gè)粉末混合物中的遷移，使得在所說的至少兩個(gè)區(qū)域之間形成連續(xù)平滑的過渡。優(yōu)選的是，粘結(jié)劑含量較大的粉末混合物比粘結(jié)劑含量較少的粉末混合物的磁飽和強(qiáng)度或磁飽和強(qiáng)度百分?jǐn)?shù)低。例如，粘結(jié)劑含量較大的粉末混合物的磁飽和強(qiáng)度百分?jǐn)?shù)可以比粘結(jié)劑含量較少的粉末混合物(即，至少一種另外的或第二種粉末混合物)的磁飽和強(qiáng)度百分?jǐn)?shù)低至少約6個(gè)百分點(diǎn)。本發(fā)明的獨(dú)特的新型制品至少由兩個(gè)區(qū)域構(gòu)成，也可以由多個(gè)區(qū)域構(gòu)成。第一個(gè)區(qū)域由具有第一種顆粒尺寸的第一種陶瓷組分，優(yōu)選的是碳化物，和預(yù)定含量的粘結(jié)劑構(gòu)成。制品的第二個(gè)區(qū)域，與第一個(gè)區(qū)域并置或鄰接，由具有和第一個(gè)區(qū)域的顆粒尺寸基本相同的第二種顆粒尺寸的第二種陶瓷組分和比第一個(gè)區(qū)域的粘結(jié)劑含量少的第二種含量的粘結(jié)劑構(gòu)成。該制品的第一區(qū)域可以比第二個(gè)區(qū)域更能夠抵抗斷裂、疲勞、或同時(shí)抵抗二者，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中就是這樣。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，通過改變陶瓷組分顆粒尺寸、或陶瓷組分的化學(xué)性質(zhì)、或粘結(jié)劑含量、或粘結(jié)劑的化學(xué)性質(zhì)、或上述參數(shù)的任何組合，來調(diào)整所說的至少兩個(gè)區(qū)域中的每一個(gè)區(qū)域的至少一個(gè)性質(zhì)。平均說來，優(yōu)選的是改變粘結(jié)劑含量，使得在所說的至少兩個(gè)區(qū)域之間的過渡連續(xù)平滑。所說的至少一個(gè)性質(zhì)可以包括密度、顏色、外觀、反應(yīng)活性、電導(dǎo)性、強(qiáng)度、斷裂韌性、彈性模量、剪切模量、硬度、熱導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)、比熱、磁化率、摩擦系數(shù)、耐磨性、抗沖擊性、耐化學(xué)侵蝕性等、或上述性質(zhì)的任何組合中的任何性質(zhì)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，可以變化所說的至少兩個(gè)區(qū)域的量。例如，第一個(gè)區(qū)域的厚度相對(duì)于第二個(gè)區(qū)域的厚度可以從第一個(gè)區(qū)域在第二個(gè)區(qū)域上形成涂層變化到第二個(gè)區(qū)域在第一個(gè)區(qū)域上形成涂層。優(yōu)選的在對(duì)于整體金屬陶瓷可能會(huì)產(chǎn)生缺陷的制品的一部分上放置所說的第一個(gè)區(qū)域。當(dāng)然，第一個(gè)區(qū)域和第二個(gè)區(qū)域也可以具有相同的比例。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，第一個(gè)區(qū)域和第二個(gè)區(qū)域的并置可以是層狀界面、或彎曲界面、或復(fù)雜界面、或者上述各種界面的組合。此外，第一個(gè)區(qū)域也可以完全包圍第二個(gè)區(qū)域或被第二個(gè)區(qū)域包圍。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的制品可以用作材料的加工，例如，包括機(jī)械加工(包括未涂層的和涂層的材料切割刀具)、研磨、結(jié)構(gòu)、壓縮工藝、擠出工藝、超臨界加工工藝、化學(xué)處理工藝、材料加工工藝、和超高壓工藝。一些具體的實(shí)例包括用于擠出、加壓、和聚合物合成的壓縮機(jī)活塞；用于制備肘節(jié)銷、軸承圈、閥門頂桿、火花塞外殼、容器、軸承支持套圈和螺旋槳軸的端部的冷擠壓沖床；線材壓平或管材成形的軋輥；用于金屬成形，包括陶瓷、金屬、聚合物或其組合的粉末的壓制的模具；喂料輥；夾具；和超高壓工藝的部件。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案涉及制造這種新型獨(dú)特的制品的新方法。即，以預(yù)定的方式排列至少一個(gè)第一種粉末混合物和一個(gè)第二種粉末混合物形成生坯。如果生坯的形狀和最終制品的形狀明顯不一致，那么，可以通過生坯加工、或塑性形變、或生坯雕塑、或者通過任何其它的的方式，使生坯形成要求的形狀。然后不管是否已經(jīng)成形過，可以把生坯致密化形成金屬陶瓷，優(yōu)選的是膠結(jié)碳化物制品。如果致密化的制品沒有預(yù)成形，或者要求另外的成形，可以使致密化的制品經(jīng)過研磨或其它的加工工序。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，可以選擇第一種粉末混合物和第二種粉末混合物的組成，使得得到的制品表現(xiàn)出上述討論的特性。例如，第一種粉末混合物的粘結(jié)劑的量或含量比第二種粉末混合物的粘結(jié)劑的量或含量更大。此外，在所說的至少兩種粉末混合物之間，粘結(jié)劑的化學(xué)性質(zhì)或陶瓷組分(優(yōu)選的是碳化物)的化學(xué)性質(zhì)，或者這兩者可以是相同的，也可以是明顯不同的，或者是連續(xù)變化的。圖1是根據(jù)本發(fā)明的一般制品101的截面示意圖，包括一個(gè)第一個(gè)區(qū)域102和一個(gè)第二個(gè)區(qū)域或至少一個(gè)另外的區(qū)域103。圖2A、2B和2C是本發(fā)明包括的制品或制品部分的可能幾何形狀的剖視示意圖。圖3A是對(duì)應(yīng)于實(shí)施例1的方法的裝料結(jié)構(gòu)301的截面示意圖。圖3B是對(duì)應(yīng)于實(shí)施例1的方法的等靜壓結(jié)構(gòu)302的截面示意圖。圖3C是用實(shí)施例1的方法制備的生坯307的截面示意圖。圖4、5、6、7、8和9對(duì)應(yīng)于實(shí)施例1中的試樣Nos.1、2、3、4、5、和6用能譜技術(shù)(EDS)確定的粘結(jié)劑濃度的結(jié)果。用圖1所描述的假想的制品101來描述本發(fā)明的制品。例如，圖1中的A-A線可以代表制品的邊界或表面、鏡面對(duì)稱的對(duì)稱面、圓柱或旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體的軸線等。在下列討論中，假定A-A線是圓柱或旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體的軸。對(duì)于熟悉該技術(shù)的技術(shù)人員來說，很明顯，下列討論可以擴(kuò)展到具有復(fù)雜幾何形狀的制品中。因此，下列討論不應(yīng)該作為限制，而應(yīng)該作為起點(diǎn)。參看圖1，制品101有與第二個(gè)區(qū)域或至少一個(gè)另外的區(qū)域103鄰接并結(jié)合成整體的第一個(gè)區(qū)域102。對(duì)于熟悉該技術(shù)的技術(shù)人員可以理解，在本發(fā)明的制品中可以包括多個(gè)區(qū)域。界面104表示相鄰的至少兩個(gè)區(qū)域的邊界。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，界面104是自動(dòng)形成的。而且，在第一個(gè)區(qū)域102和至少一個(gè)另外的區(qū)域103之間，界面104優(yōu)選的不是階梯式地過渡，而是連續(xù)平滑地過渡。此外，因?yàn)樵诘谝粋€(gè)區(qū)域102和所說的至少一個(gè)另外的區(qū)域103之間的連續(xù)平滑過渡，界面104可以是不能從第一個(gè)區(qū)域102分辨出來的。制品101還可以包括由圖1所示的至少一部分第一個(gè)區(qū)域102的材料確定的前表面105和后表面106。作為一種選擇，后表面106可以由至少一部分第二個(gè)區(qū)域或至少一個(gè)另外的區(qū)域103(未表示)的材料確定。從組成上看，構(gòu)成所說的至少兩個(gè)區(qū)域的材料由金屬陶瓷組成。這樣的金屬陶瓷包括至少一個(gè)陶瓷組分和至少一個(gè)粘結(jié)劑組分。每個(gè)區(qū)域的陶瓷組分可以是相同的或不同的。所說的陶瓷組分包括硼化物、碳化物、氮化物、氧化物、硅化物、及其混合物、其固溶體或上述物質(zhì)的任何組合中的至少一種。硼化物、碳化物、氮化物、氧化物或硅化物中的至少一種中的金屬包括選自國際純化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC)的第2、3(包括鑭系元素和錒系元素)、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13和14族中一種或多種金屬。優(yōu)選的是，所說的至少一種陶瓷組分包括碳化物、碳化物的混合物、碳化物的固溶體或上述的任何組合。碳化物中的金屬包括選自IUPAC的第3(包括鑭系和錒系元素)、4、5、和6族的一種或多種金屬；更優(yōu)選的是Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo和W中的一種或多種；更優(yōu)選的是鎢。每個(gè)區(qū)域的粘結(jié)劑可以是相同的或不同的，可以包括金屬、玻璃或陶瓷(即在液相燒結(jié)過程中形成或幫助形成液相的任何材料)的任意一種。優(yōu)選的是所說的粘結(jié)劑包括選自IUPAC的第8、9和10族的一種或多種金屬；更優(yōu)選的是鐵、鎳、鈷、其混合物、及其合金中的一種或多種；更優(yōu)選的是鈷或鈷合金，如鈷-鎢合金。粘結(jié)劑包括單一的金屬、金屬的混合物、金屬的合金或上述的任意組合。從尺度上來說，所說的至少兩個(gè)區(qū)域的陶瓷組分(優(yōu)選的是碳化物)的尺寸范圍是從亞微米級(jí)到約420微米或更大。亞微米級(jí)包括具有范圍為1納米到約100納米或更大的結(jié)構(gòu)特征的納米結(jié)構(gòu)材料。雖然每個(gè)區(qū)域的陶瓷組分(優(yōu)選的是碳化物)的平均顆粒尺寸可以是不同的，但是在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，每個(gè)區(qū)域的陶瓷組分(優(yōu)選的是碳化物)的平均顆粒尺寸基本是相同的。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所說的至少兩個(gè)區(qū)域的陶瓷組分(優(yōu)選的是碳化物，更優(yōu)選的是碳化鎢)的顆粒尺寸范圍為約0.1微米到約30微米或更大，可能具有顆粒尺寸的離散，一般在40微米的數(shù)量級(jí)上，優(yōu)選的是顆粒尺寸范圍為約0.1微米到約10微米或更大，可能具有顆粒尺寸的離散，一般在20微米的數(shù)量級(jí)上，而平均顆粒尺寸范圍為約0.5微米到約10微米，優(yōu)選的是約0.5微米到約2微米。一般來說，通過在GeorgeF.VanderVoort編寫的“金相學(xué)原理與實(shí)踐”(McGrawHillBookCompany，NewYork，NY在1984年出版的)中作所敘述的哪些定量的金相技術(shù)，可以把所說的陶瓷組分的顆粒尺寸和粘結(jié)劑含量與粘結(jié)劑的平均自由程聯(lián)系起來。確定硬質(zhì)組分顆粒尺寸的其它方法包括光學(xué)比較法和諸如在1992年1月由美國試驗(yàn)和材料協(xié)會(huì)，Philadelphia，PA批準(zhǔn)的ASTM代號(hào)為B390-92的題目為“評(píng)價(jià)膠結(jié)碳化鎢的表觀晶粒尺寸及分布的標(biāo)準(zhǔn)操作”中所討論的分級(jí)技術(shù)。這些方法的結(jié)果提供了表觀顆粒尺寸和表觀顆粒尺寸分布。在與鐵磁性粘結(jié)劑有關(guān)的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，如R.Porat和J.Malek在由V.K.Sarin.編輯的、由ElsevierAppliedScience在Nassau，theBahamas，，November9-13，1987召開的第三屆硬質(zhì)材料科學(xué)國際會(huì)議的論文集中發(fā)表的一篇題為“由矯頑力和材料組成確定膠結(jié)碳化物中粘結(jié)劑平均自由程”的文章中所述的那樣，所說的陶瓷組分(優(yōu)選的是碳化物，更優(yōu)選的是碳化鎢)的平均顆粒尺寸可能與所說的金屬陶瓷的粘結(jié)劑的重量百分?jǐn)?shù)(Xb)、理論密度(ρth，克/立方厘米)以及燒結(jié)制品的均勻區(qū)域的矯頑力(Hc，千安/米，(kA/m))有關(guān)。對(duì)于鈷結(jié)合的碳化鎢制品，計(jì)算的碳化鎢平均顆粒尺寸，δ微米，由方程1給出，δ=0.3[80Hc](164822.XCOpth)3------(1)]]>在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，平均來看，第一個(gè)區(qū)域的粘結(jié)劑含量(用重量表示)為約2％～約25％或更多；優(yōu)選的是約為5％～25％；更優(yōu)選的是約為5％～15％。類似地，所說的至少一個(gè)另外的區(qū)域的粘結(jié)劑含量(用重量表示)約為2％～25％，優(yōu)選的是5％～12％。第二個(gè)區(qū)域的粘結(jié)劑含量小于第一個(gè)區(qū)域的粘結(jié)劑含量。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，如VanderVoort所進(jìn)行的一般討論，和Porat和Malek特別對(duì)于鐵磁材料所進(jìn)行的討論的那樣，碳化物的顆粒尺寸和粘結(jié)劑的含量可能與粘結(jié)劑的平均自由程λ有關(guān)。在具有鐵磁性金屬粘結(jié)劑的制品中的粘結(jié)劑的平均自由程(λ微米)是致密化制品的均勻區(qū)域的粘結(jié)劑重量百分?jǐn)?shù)(Xb)、矯頑力(Hc，千安/米(kA/m))和理論密度(ρth，克/立方厘米)的函數(shù)。對(duì)于鈷結(jié)合的碳化鎢制品，鈷粘結(jié)劑的平均自由程λ由方程2給出λ=0.3XCoρth890-XCoρth(80Hc)(164822XCoρth)1------(2)]]>在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，在第一個(gè)區(qū)域中的粘結(jié)劑的平均自由程尺寸的范圍約為0.1微米～1.0微米，而在所說的至少一個(gè)另外的區(qū)域中的粘結(jié)劑的平均自由程的尺寸的范圍約為0.05微米～1.0微米，優(yōu)選的是約為0.12微米。制品的立體幾何形狀可以是簡單的或復(fù)雜的，或者兩者的任意組合。立體幾何形狀包括立方體、平行六面體、錐體、截頭錐體、圓柱體、空心圓柱體、圓錐體、截頭圓錐體、球體(包括球形的環(huán)狀體、弓形體和扇形體和帶有圓柱形或圓錐形孔的球體)、圓環(huán)、薄的圓筒、ungula、桶形、棱柱體、橢圓體及其組合體。類似地，這樣的制品的橫截面可以是簡單的或復(fù)雜的，或者二者的組合。這樣的形狀可以包括多邊形(例如，正方形、矩形、平行四邊形、梯形、三角形、五邊形、六邊形等)、圓形、環(huán)形、橢圓形及其組合。圖2A、2B和2C表明了組合成各種立體幾何形狀的第一個(gè)區(qū)域211、第二個(gè)區(qū)域210的組合。這些圖是制品和制品的部分的剖視截面圖(圖2A的沖擊擠壓沖床和模具；圖2B的砧座、和圖2C的壓縮機(jī)活塞)，這些圖進(jìn)一步表明了前邊緣或前表面207，和外表面或后表面208。再參看圖1，確定了第一個(gè)區(qū)域102和第二個(gè)區(qū)域103之間邊界的界面104可以以對(duì)稱的方式或不對(duì)稱的方式把制品101分開，或者僅僅把制品101部分分開。以這種方式，可以變化第一個(gè)區(qū)域102和所說的至少一個(gè)另外的區(qū)域103的體積比來設(shè)計(jì)制品101的最優(yōu)化整體性能。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，第一個(gè)區(qū)域102與第二個(gè)區(qū)域103的體積比的范圍約為0.01-1.0；優(yōu)選的是約為0.02-0.5；更優(yōu)選的是約為0.02-0.1。通過提供第一種粉末混合物和至少一種另外的粉末混合物或第二種粉末混合物形成本發(fā)明的新型制品。對(duì)于熟悉該技術(shù)的技術(shù)人員來說，明顯的是，可以提供多種粉末混合物。每種粉末混合物包括至少一種陶瓷組分、至少一種粘結(jié)劑、至少一種潤滑劑(一種促進(jìn)所說的至少一種陶瓷組分和至少一種粘結(jié)劑的結(jié)合和聚集的有機(jī)物或無機(jī)物)和任選的一種表面活性劑。制備每種粉末混合物的方法可以包括，例如，用短棒和園滾研磨，接著進(jìn)行混合，然后在西格瑪絞刀型干燥器和噴霧干燥器中進(jìn)行干燥。在任何情況下，通過可與壓實(shí)或致密化裝置，或者在兩者同時(shí)使用時(shí)的兩種裝置相配合的裝置，制備每種粉末混合物。所說的至少兩種粉末混合物包括一種預(yù)先選定顆粒尺寸或顆粒尺寸分布的陶瓷組分，優(yōu)選的是碳化物。顆粒尺寸范圍約為微米級(jí)到約420微米或更大；優(yōu)選的是顆粒尺寸范圍約為0.1微米～30微米，可能具有顆粒尺寸的離散，一般在40微米的數(shù)量級(jí)上，更優(yōu)選的是約為0.1微米～約10微米或更大，可能具有顆粒尺寸的離散，一般在約20微米的數(shù)量級(jí)上。在這些優(yōu)選的顆粒尺寸中，平均顆粒尺寸的范圍約為0.5微米～約10微米，優(yōu)選的是約為0.5微米～約2微米。預(yù)先選擇第一種粉末混合物的粘結(jié)劑的量以調(diào)整性能，例如，在制品受到壓縮載荷并在第一個(gè)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生張應(yīng)力時(shí)，能為所得的制品的第一個(gè)區(qū)域提供足夠的抵抗開裂的能力。預(yù)先選擇的粘結(jié)劑的量的范圍(用重量表示)約為2％～25％或更多；優(yōu)選的是約為5％～25％；更優(yōu)選的是約為10％～20％。每種粉末混合物中的粘結(jié)劑可以是能促進(jìn)本發(fā)明的制品成形的任意尺寸。合適的尺寸是平均顆粒尺寸小于約5微米；優(yōu)選的是小于約2.5微米；更優(yōu)選的是小于約1.8微米。對(duì)第二種粉末混合物的一個(gè)限制是粘結(jié)劑的量或含量不同于第一種粉末混合物的粘結(jié)劑含量(含有更多或更少的粘結(jié)劑)。選擇每種粉末混合物的粘結(jié)劑含量來促進(jìn)制品的形成，并針對(duì)其特定的用途為制品提供最優(yōu)的性能。因此，第一種粉末混合物的粘結(jié)劑含量可以大于、小于或基本等于第二種粉末混合物的粘結(jié)劑含量。優(yōu)選的是，第二種粉末混合物的粘結(jié)劑含量范圍(用重量表示)與第一種粉末混合物的預(yù)先選擇的粘結(jié)劑含量百分?jǐn)?shù)相差約4～12個(gè)百分點(diǎn)；更優(yōu)選的是，與第一種粉末混合物的預(yù)先選擇的粘結(jié)劑含量百分?jǐn)?shù)相差約9個(gè)百分點(diǎn)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，平均來說，第二種粉末混合物的粘結(jié)劑含量小于第一種粉末混合物的粘結(jié)劑含量。例如，如果第一種粉末混合物的預(yù)先選擇的粘結(jié)劑含量約為15wt％，那么第二種粉末混合物的粘結(jié)劑含量范圍約為3％～11％，優(yōu)選的是6％。可以用任何方法提供所說的至少兩種粉末混合物，使得至少每種粉末混合物的一部分可以部分鄰接。例如，這樣的方法可以包括傾倒；注模；擠出，同時(shí)擠出或順序擠出；流延；泥漿澆注；粉漿澆注；順序壓制；共同壓制；或上述的任意組合。美國專利Nos.4,491,559；4,249,955；3,888,662；和3,850,368中討論了這些方法中的一些，在本申請(qǐng)中把它們完整地作為參考。在生坯的成形過程中，通過供料方法或通過分隔方法或者通過這兩者使所說的兩種粉末混合物至少保持部分分隔。例如，供料方法的實(shí)例可以包括上面討論的方法，而分隔方法可以包括可通過物理方法除去的分隔物或可通過化學(xué)方法除去的分隔物，或者二者一起使用?？梢酝ㄟ^物理方法除去的分隔物可以簡單到在所說的兩種粉末混合物的裝料過程中在模具內(nèi)放入一張紙或其它薄的分隔物，它們可以在粉末混合物裝料后，在粉末混合物致密化之前從模具中移走。更復(fù)雜的可以通過物理方法除去的分隔物可以包括同心的或偏向的管(不可透過的或可以透過的薄板、篩網(wǎng)或網(wǎng)狀物，可以是金屬的或陶瓷的或聚合物的或天然材料的，或者上述的任意組合)。可以通過物理方法除去的分隔物的形狀可以是幫助所說的至少兩種粉末混合物分隔的任何形狀?？梢酝ㄟ^化學(xué)方法除去的分隔物包括可以通過化學(xué)方法除去或消耗掉的分隔所說的至少兩種粉末混合物的分隔物，可以是簡單的或者復(fù)雜的形式，或二者的組合、可以是可透過的或不可透過的，或者二者的組合。這樣的方法可以包括過濾材料、或熱解材料、或逸出材料、或可合金化的材料、或者上述的任意組合?？梢酝ㄟ^化學(xué)方法除去的分隔物可以幫助所說的至少兩個(gè)區(qū)域的截面及立體幾何形狀為復(fù)雜形狀的本發(fā)明的制品的成形。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所說的分隔的并至少部分鄰接的至少兩種粉末混合物可以通過壓制進(jìn)行致密化，例如，包括單軸壓制、雙軸壓制、三軸壓制、等靜壓、在室溫下濕袋壓制或在較高的溫度下壓制(例如，熱壓)。在任何情況下，對(duì)于多區(qū)域制品的幾何形狀，無論是壓實(shí)的還是不壓實(shí)的，分隔的并且至少部分鄰接的至少兩種粉末混合物的立體幾何形狀可以包括上述討論的那些幾何形狀的任何一種。為了得到直接的形狀或形狀的組合，分隔的并且至少部分鄰接的至少兩種粉末混合物可以在致密化之前，或者在致密化之后成形，或者在致密化前后都進(jìn)行成形。致密化之前的成形技術(shù)可以包括上述的供料方法以及生坯加工或使生坯塑性變形，或者其組合中的任何一種。致密化之后的成形可以包括研磨或任何機(jī)械加工工序。對(duì)于多區(qū)域制品的截面，生坯的截面形狀可以是簡單的或復(fù)雜的或者二者的組合，包括上述討論的那些形狀。然后通過液相燒結(jié)把由分隔的并且至少有部分鄰接的所說的至少兩種粉末混合物構(gòu)成的生坯致密化。致密化可以包括與制造本發(fā)明的制品相匹配的任何方法。這樣的方法包括真空燒結(jié)、壓力燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié)(HIPping)等。這些方法在足以產(chǎn)生具有最小氣孔率的理論上明顯致密的制品的溫度和/或壓力下進(jìn)行。例如，對(duì)于碳化鎢-鈷制品，該溫度包括在約1300℃(2373°F)～1650℃(3002°F)范圍內(nèi)的溫度；優(yōu)選的是約為1300℃(2373°F)-1400℃(2552°F)；更優(yōu)選的是約為1350℃(2462°F)-1400℃(2552°F)。致密化的壓力范圍約為0kPa(0psi)～206,850kPa(30,000psi)。對(duì)于碳化物制品，壓力燒結(jié)可以在約1,723kPa(250psi)～13,790kPa(2000psi)的壓力下，在約1370℃(2498°F)～1540℃(2804°F)的溫度下進(jìn)行，而熱等靜壓可以在約58,950kPa(10,000psi)-206,850kPa(30,000psi)的壓力下，在約1,310℃(2372°F)-約1430℃(2606°F)的溫度下進(jìn)行。致密化可以在沒有空氣，即真空的情況下進(jìn)行；或者在惰性氣體中進(jìn)行，如在IUPAC第18族的一種或多種氣體中進(jìn)行，在碳化氣氛中進(jìn)行；在含氮?dú)夥罩羞M(jìn)行，如氮?dú)?、成形氣體(96％的氮?dú)狻?％的氫氣)、氨氣等；或者在還原性的混合氣體中進(jìn)行，如，H2/H2O，CO/CO2，CO/H2/CO2/H2O等；或上述的任意組合。在不希望局限于任何特定的理論，或局限于對(duì)于本發(fā)明的解釋，試圖解釋本發(fā)明的工作時(shí)，很明顯，在生坯進(jìn)行液相燒結(jié)時(shí)，粘結(jié)劑通過毛細(xì)管潤濕從第一種粉末混合物遷移到第二種粉末混合物中。至于毛細(xì)管遷移機(jī)理，金屬粘結(jié)劑，尤其是在碳化物系統(tǒng)中，可以容易地潤濕陶瓷組分顆粒。在第一種粉末混合物和第二種粉末混合物之間的粘結(jié)劑含量差提供了熔融的粘結(jié)劑從第一種粉末混合物向第二種粉末混合物遷移的推動(dòng)力。本發(fā)明通過下列實(shí)施例說明。提供這些實(shí)施例是為了說明并澄清本發(fā)明的各個(gè)方面。這些實(shí)施例不限制；所要求保護(hù)的發(fā)明的范圍。實(shí)施例1本實(shí)施例說明由第一個(gè)區(qū)域和至少一個(gè)另外的區(qū)域構(gòu)成的接近最終形狀的制品的一種制造方法(在其它事項(xiàng)之中的)。更具體地，本實(shí)施例說明在至少一個(gè)表面的至少一部分上具有抗斷裂性或抗疲勞性的一種制品及其形成方法。表1<tablesid="table1"num="001"><tablewidth="742">試樣編號(hào)第一種粉末第二種粉末燒結(jié)參數(shù)結(jié)果圖編號(hào)Co*％MSCo*％MS溫度℃(°F)時(shí)間(hr.)11287.4676.01477(2690)9.0沒有梯度421287.4676.01371(2500)0.752.5％梯度&531284.3690.51441(2625)1.5＜1％梯度641284.3690.51371(2500)0.753％梯度751280.8690.51371(2500)0.753.5％梯度861274.8686.81371(2500)0.754％梯度9</table></tables>*鈷粘結(jié)劑的重量百分?jǐn)?shù)，其余為WC。@注意100％磁飽和強(qiáng)度(％MS)等于17,870gauss/cm3；1.787特斯拉/cm3，2019高斯/克，201.9特斯拉/千克，或16.1T/千克。&非單調(diào)降低梯度。表1列出了用于制備六種制品的第一種粉末混合物(第一種粉末)和第二種粉末混合物(第二種粉末)的粘結(jié)劑含量(Co)、磁飽和強(qiáng)度百分?jǐn)?shù)(％MS)、燒結(jié)溫度(Temp.)、和在燒結(jié)溫度下的燒結(jié)時(shí)間(Time)。同時(shí)，表1還列出了使用所說的粉末混合物的制品的粘結(jié)劑從表面到內(nèi)部的百分?jǐn)?shù)的變化和表示所得的制品的EDS分析結(jié)果的附圖(Fig.No.)。為了制備本實(shí)施例的試樣1～6，分別制備了第一種粉末混合物和第二種粉末混合物。第一種粉末混合物(在圖3A、3B和3C中標(biāo)記為313)和第二種粉末混合物(在圖3A、3B和3C中標(biāo)記為314)包括(用重量表示)百分?jǐn)?shù)約為表1列出的市場(chǎng)上可以買到的超細(xì)鈷粘結(jié)劑，其余為碳化鎢(KennametalInc.，Henderson，NorthCarolina)，其中加入約2.15％的石蠟潤滑劑和約0.25％的表面活性劑。僅有第一種粉末混合物和僅有第二種粉末混合物的試驗(yàn)燒結(jié)試樣的特性證明了這些整體的WC-Co等級(jí)中含有表1所列出的重量百分?jǐn)?shù)的粘結(jié)劑。在這兩種整體的WC-Co等級(jí)中，WC的平均表觀顆粒尺寸小于約1微米。表1中總結(jié)的這些塊體WC-Co等級(jí)的磁飽和強(qiáng)度百分?jǐn)?shù)(％MS)用與LDJModel702磁萬用表(LDJElectronicsInc.，Troy，Michigan)相連的LDJModelSM-8001飽和感應(yīng)系統(tǒng)測(cè)定。為了制備一種制品，把第一種粉末混合物313和第二種粉末混合物314裝入在圖3A標(biāo)出的裝料器的空穴中(作為一個(gè)參考點(diǎn)，截面的示意圖是中心線前面的剖視圖)。裝料器301包括一個(gè)支持室303、盛料裝置或盛料袋304、內(nèi)套管305、第一成形裝置或塞子306以及可以通過物理方法除去的分隔物308、309。支持室303可以用在裝料過程中為盛料裝置或盛料袋提供剛性支持并促進(jìn)等靜壓裝置302的加載的任何材料制得。在本實(shí)施例中，支持室由市場(chǎng)上可以購得的帶孔的鋼材構(gòu)成(約40％開孔)。盛料裝置或盛料袋304可以由聚合物構(gòu)成，優(yōu)選的是具有合適彈性、對(duì)等靜壓介質(zhì)或流體有合適的不透過性、和/或耐磨性的合成橡膠(如，聚氯丁橡膠、乳膠、聚硅氧烷或類似的物質(zhì))，優(yōu)選的是，Shore(肖氏)A硬度在約40～60范圍內(nèi)。在本實(shí)施例中，盛料裝置或盛料袋304由市場(chǎng)上可以購得的聚氯丁橡膠構(gòu)成。內(nèi)套筒305和第一成形裝置或塞子306為等靜壓成形的多區(qū)域生坯提供一個(gè)表面確定裝置。兩者都可以由聚合物構(gòu)成，優(yōu)選的是具有合適彈性、和/或耐磨性的合成橡膠(例如，聚氨基甲酸乙酯、聚硅氧烷、或類似的物質(zhì))，優(yōu)選的是，ShoreA硬度在約40～90丟洛范圍內(nèi)。在本實(shí)施例中，內(nèi)套筒305和第一成形裝置或塞子306由市場(chǎng)上可以購得的聚氨基甲酸乙酯構(gòu)成?？梢酝ㄟ^物理方法除去的分隔物308、309包括自分離的圓錐形部分308A、漏斗部分308B、相互垂直的部件308C、308D組成的排列裝置、和粉末混合物分配裝置309。用于制備可以通過物理方法除去的分隔物308、309的材料包括任何材料(例如，金屬、聚合物、木頭等天然材料、或類似的材料)。在本實(shí)施例中，可以通過物理方法除去的分隔物308、309是市場(chǎng)上可以購得的鋁合金。設(shè)計(jì)自分離的圓錐形部分308A，使得在裝料過程中把第一種粉料混合物和第二種粉料混合物分隔開。此外，自分離的圓錐形部分308A，以保持粉末混合物的分隔的方式促進(jìn)可以通過物理方法除去的分隔物的去除。粉末分配裝置309可以是促進(jìn)第一種粉末混合物313的裝料的任何形狀，任何這樣的形狀包括在關(guān)于多區(qū)域制品的討論中列舉的幾何形狀的任何一種。在制備試樣1～6的每一個(gè)時(shí)，以基本相同的過程進(jìn)行制備。即把可以通過物理方法除去的分隔物308、309排列在內(nèi)套筒305中，使其與第一成形裝置或塞子306接觸。然后把約1千克(kg)(2.21b.)的第一種粉末混合物裝入粉末分配器309上，使得第一種粉末混合物均勻地分布在第一成形裝置或塞子306和自分離的圓錐308A之間。在去掉粉末分配器309后，把約3kg(6.61b)的第二種粉末混合物放在自分離的圓錐308的內(nèi)部之中并鋪平。然后把自分離的圓錐308細(xì)心地移去，使得第二種粉末混合物314以預(yù)定的方式放在第一種粉末混合物313之上。最后，把約20kg(44.11b)的第二種粉末混合物314裝入內(nèi)套筒305中，完成這兩種粉末混合物的排列。然后安裝與裝料機(jī)構(gòu)結(jié)合的等靜壓機(jī)構(gòu)302(表示于圖3B中)。等靜壓機(jī)構(gòu)302還包括第二成形裝置或塞子310、密封裝置或蓋子312、輸送氣體的孔洞311、和促進(jìn)密封的裝置或部件315。等靜壓機(jī)構(gòu)302也可以用于形成接近最終形狀的塊體制品。第二成形裝置或塞子310為等靜壓成形的生坯提供一個(gè)表面確定裝置。同樣，它可以由聚合物構(gòu)成，優(yōu)選的是具有合適彈性和/或耐磨性的合成橡膠(例如，聚氨基甲酸乙酯、聚硅氧烷、或類似的物質(zhì))，優(yōu)選的是，ShoreA硬度在約40～90丟洛范圍內(nèi)。在本實(shí)施例中，第二成形裝置或塞子310由市場(chǎng)上可以購得的聚氨基甲酸乙酯構(gòu)成。密封裝置或蓋子312可以由聚合物構(gòu)成，優(yōu)選的是具有合適彈性、對(duì)等靜壓介質(zhì)或流體具有不透過性、和/或耐磨性的合成橡膠(例如，聚氯丁橡膠、乳膠、聚硅氧烷或類似的物質(zhì))，優(yōu)選的是ShoreA硬度在約40～60丟洛范圍內(nèi)。在本實(shí)施例中，密封裝置或蓋子312由市場(chǎng)上可以購得的聚氯丁橡膠構(gòu)成。用于制備密封促進(jìn)裝置或部件315的材料包括能夠承受等靜壓的任何材料(例如，金屬，聚合物、木頭等天然材料，或類似的材料)。在本實(shí)施例中，密封促進(jìn)裝置或部件315由市場(chǎng)上可以購得的鋁合金構(gòu)成。在安裝后，把等靜壓機(jī)構(gòu)放在等靜壓機(jī)中加壓到約172,375千帕斯卡(kPa)(25,000磅/平方英寸(psi))形成多區(qū)域的生坯307(表示于圖3C)，其中由第一種粉末混合物構(gòu)成的層的厚度約為7.6mm(0.3英寸)。在加壓過程中，等靜壓機(jī)構(gòu)302的部件的協(xié)同作用促進(jìn)了粉末混合物內(nèi)包裹的氣體的排除。把每個(gè)多區(qū)域的生坯放在燒結(jié)爐內(nèi)。在約室溫下對(duì)爐子及其裝載物抽真空使?fàn)t內(nèi)達(dá)到足夠的密封，然后通入流動(dòng)的氫氣并保持氫氣的壓力在約110千帕斯卡(kPa)(820torr)。在保持流動(dòng)的氫氣和壓力時(shí)，在約3小時(shí)內(nèi)把爐子從約室溫升溫到約427℃(800°F)；在約427℃(800°F)保溫約2小時(shí)；在約3.3小時(shí)內(nèi)從約427℃(800°F)加熱到約510℃(950°F)；在約510℃(950°F)保溫約2小時(shí)；然后中止流動(dòng)的氫氣，在從約510℃(950°F)加熱到約1288℃(2350°F)的過程中，用機(jī)械泵對(duì)爐子抽真空；在約1288℃(2350°F)下約0.5小時(shí)后，停真空泵，以約2kPa(15torr)的壓力通入氬氣；然后以約3.3℃(6°F)的速度從約1,288℃(2350°F)加熱到表I所列的溫度；在表I所列的溫度下保溫表I所列的時(shí)間；在表I所列的時(shí)間的最后時(shí)刻，通入氬氣到約5,516kPa(800psi)的壓力，在該壓力下維持約5分鐘；然后關(guān)閉爐子的動(dòng)力，以約5.6℃(10°F)的速度把爐子及其裝載物冷卻到大約室溫。在燒結(jié)后，把試樣1～6的每一個(gè)在比燒結(jié)溫度低14～28℃(25～50°F)的溫度下，在約113,800kPa(16,500psi)的壓力下熱等靜壓強(qiáng)化約0.5小時(shí)。為了理解燒結(jié)時(shí)間、燒結(jié)溫度、粉末混合物的粘結(jié)劑含量和粉末混合物磁飽和強(qiáng)度百分?jǐn)?shù)的相互作用，把試樣1～6剖開，研磨，并拋光。用X-射線能譜分析(EDS)，從原來由第一種粉末混合物構(gòu)成的表面到原來由第二種粉末混合物構(gòu)成的體內(nèi)通過無標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)的探針分析分析所說的研磨并拋光的試樣。具體地，使用裝有LaB6陰極電子槍系統(tǒng)和帶有硅-鋰檢測(cè)器(OxfordInstrumentsInc.，AnalyticalSystemDivision，MicroanalysisGroup，Bucks，England)的X-射線能譜系統(tǒng)，加速電壓約為20keV的JSM-6400掃描電子顯微鏡(ModelNo.ISM64-3，JEOLLTD，Tokyo，Japan)。測(cè)量的掃描面積約為125微米×4微米。以相同的時(shí)間間隔(約50秒的時(shí)間)掃描每個(gè)面積。在相鄰的面積之間的步進(jìn)尺寸約為圖4～9中表示的結(jié)果所報(bào)告的尺寸。圖4表明在試樣1的邊緣和內(nèi)部的鈷的重量百分?jǐn)?shù)之間基本沒有差別。圖5表明在試樣2的邊緣和內(nèi)部的鈷的重量百分?jǐn)?shù)之間的差約為2.5；但是過渡不是單調(diào)減小的。圖6表明在試樣3的邊緣和內(nèi)部的鈷的重量百分?jǐn)?shù)之間的差小于1。圖7表明在試樣4的邊緣和內(nèi)部的鈷的重量百分?jǐn)?shù)之間的差約為3，并且在距邊緣約25mm(1英寸)的地方達(dá)到穩(wěn)定值。圖8表明在試樣5的邊緣和內(nèi)部的鈷的重量百分?jǐn)?shù)之間的差約為3.5，并且在距邊緣約25mm(1英寸)的地方達(dá)到穩(wěn)定值。圖9表明在試樣6的邊緣和內(nèi)部的鈷的重量百分?jǐn)?shù)之間的差約為4，并且在距邊緣15mm(0.6英寸)的地方達(dá)到穩(wěn)定值。權(quán)利要求1.一種制備金屬陶瓷制品的方法，包括以下步驟生產(chǎn)多區(qū)域生坯，其中具有至少一個(gè)由第一種粉末混合物構(gòu)成的第一個(gè)生坯區(qū)域和由第二種粉末混合物構(gòu)成的第二個(gè)生坯區(qū)域，其中，所說的第一種粉末混合物包括具有第一種顆粒尺寸的陶瓷組分顆粒和預(yù)定量的第一種粘結(jié)劑；所說的第二種粉末混合物包括具有第二種顆粒尺寸的陶瓷組分顆粒和第二種粘結(jié)劑；所說的第一種粉末混合物和第二種粉末混合物分離并鄰接；通過燒結(jié)，使所說的多區(qū)域生坯至少部分致密化，在所說的致密化的至少一部分過程中，使所說的第一種粘結(jié)劑的至少一部分遷移到所說的生坯的第二個(gè)區(qū)域中，從而形成由第一個(gè)金屬陶瓷區(qū)域和第二個(gè)金屬陶瓷區(qū)域構(gòu)成的多區(qū)域金屬陶瓷制品，其中，在所說的至少兩個(gè)金屬陶瓷區(qū)域之間的粘結(jié)劑的量是連續(xù)過渡的。2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所說的第一種和第二種陶瓷組分顆粒是相同的或者不同的，包括硼化物、碳化物、氮化物、氧化物、硅化物、其混合物、其固溶體及其組合中的至少一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所說的第一種粉末混合物的第一磁飽和強(qiáng)度百分?jǐn)?shù)小于所說的第二種粉末混合物的第二磁飽和強(qiáng)度百分?jǐn)?shù)。4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所說的第一種粉末混合物的第一磁飽和強(qiáng)度比所說的第二種粉末混合物的第二磁飽和強(qiáng)度至少低6個(gè)百分點(diǎn)。5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所說的第一種和第二種陶瓷組分顆粒是相同的或者不同的，包括Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo和W中的一個(gè)或多個(gè)的至少一種碳化物。6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中，所說的至少一種碳化物包括碳化鎢。7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所說的第一種和第二種陶瓷組分顆粒的尺寸范圍約為亞微米級(jí)到約30微米，可能具有在約40微米數(shù)量級(jí)上的顆粒的離散。8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中，所說的第一種和第二種陶瓷組分顆粒的尺寸范圍約為0.5微米～約2微米，可能具有在約20微米數(shù)量級(jí)上的顆粒的離散。9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所說的第一種粉末混合物和所說的第二種粉末混合物的所說的粘結(jié)劑是相同的或者不同的，包括鐵、鎳、鈷、其混合物或其合金的一種或多種。10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中，所說的第一種粉末混合物和所說的第二種粉末混合物的所說的粘結(jié)劑基本上由鈷及其合金組成。11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，用單軸加壓、粉漿澆注、泥漿澆注、流延、注模、擠出、等靜壓及其組合中的至少一種方法成形所說的多區(qū)域生坯。12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中，用等靜壓成形所說的多區(qū)域生坯。13.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，第一種粘結(jié)劑預(yù)先選擇的量，用重量表示，約為2％～25％。14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中，第一種粘結(jié)劑的預(yù)先選擇的量，用重量表示，約為5％～15％。15.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，在所說的至少兩個(gè)生坯區(qū)域之間的界面至少一部分與所說的多區(qū)域生坯的至少一個(gè)表面相交。16.一種制品，包括(a)第一個(gè)區(qū)域，由具有第一種顆粒尺寸的第一種陶瓷組分和第一種量的第一種粘結(jié)劑構(gòu)成；(b)至少一個(gè)另外的區(qū)域，由第二種陶瓷組分和第二種量的第二種粘結(jié)劑構(gòu)成，其中，第二種陶瓷組分的平均顆粒尺寸與第一個(gè)區(qū)域的陶瓷組分的平均顆粒尺寸基本相同，所說的至少一種另外的區(qū)域的第二種粘結(jié)劑量小于第一個(gè)區(qū)域的第一種粘結(jié)劑量，在第一個(gè)區(qū)域和所說的至少一個(gè)另外的區(qū)域之間之間的粘結(jié)劑的量連續(xù)過渡，第一個(gè)區(qū)域和所說的至少一個(gè)另外的區(qū)域至少部分共用至少一個(gè)自動(dòng)形成的界面。17.根據(jù)權(quán)利要求16的制品，還包括至少一個(gè)表面，該表面至少部分由所說的第一個(gè)區(qū)域和所說的至少一個(gè)另外的區(qū)域組成，該表面至少部分與所說的至少部分共用的自動(dòng)形成的界面相交。18.根據(jù)權(quán)利要求16的制品，其中，第一種和第二種陶瓷組分是相同的或不同的，包括硼化物、碳化物、氮化物、氧化物、硅化物、其混合物、其固溶體、及其組合中的至少一種。19.根據(jù)權(quán)利要求18的制品，其中，第一種和第二種陶瓷組分是相同的或不同的，包括IUPAC的第3、4、5和6族的一種或多種金屬的至少一種碳化物。20.根據(jù)權(quán)利要求19的制品，其中，所說的至少一種碳化物包括Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo和W中的一個(gè)或多個(gè)的至少一種碳化物。21.根據(jù)權(quán)利要求20的制品，其中，所說的至少一種碳化物包括碳化鎢。22.根據(jù)權(quán)利要求16的制品，其中，所說的第一個(gè)區(qū)域的第一種陶瓷組分的顆粒尺寸范圍為從亞微米級(jí)到約30微米，可能具有在約40微米數(shù)量級(jí)上的顆粒尺寸的離散。23.根據(jù)權(quán)利要求22的制品，其中，所說的第一個(gè)區(qū)域的第一種陶瓷組分的顆粒尺寸范圍約為0.5微米-2微米，可能具有在約20微米數(shù)量級(jí)上的顆粒尺寸的離散。24.根據(jù)權(quán)利要求16的制品，其中，第一個(gè)區(qū)域和至少一個(gè)另外的區(qū)域的所說的粘結(jié)劑是相同的或不同的，包括鐵、鎳、鈷、其混合物和其合金中的一種或多種。25.根據(jù)權(quán)利要求24的制品，其中所說的粘結(jié)劑基本由鈷或其合金組成。26.根據(jù)權(quán)利要求25的制品，其中，所說的第一個(gè)區(qū)域和所說的至少一個(gè)另外的區(qū)域含有零體積百分?jǐn)?shù)的η相。27.根據(jù)權(quán)利要求25的制品，其中，所說的第一個(gè)區(qū)域的第一種粘結(jié)劑的平均自由程約為0.1微米～1.0微米。28.根據(jù)權(quán)利要求25的制品，其中，所說的至少一個(gè)另外的區(qū)域的粘結(jié)劑的平均自由程約為0.05～1.0微米。29.根據(jù)權(quán)利要求28的制品，其中，所說的至少一個(gè)另外的區(qū)域的粘結(jié)劑的平均自由程約為0.12微米。30.根據(jù)權(quán)利要求16的制品，其中，所說的粘結(jié)劑含量，用重量表示，約為2％～25％。31.根據(jù)權(quán)利要求30的制品，其中，所說的粘結(jié)劑含量，用重量表示，約為5％～15％。32.根據(jù)權(quán)利要求16的制品，其中，所說的制品用于機(jī)械加工、采礦、結(jié)構(gòu)、壓縮工藝、擠壓工藝、超臨界加工工藝、化學(xué)處理工藝、材料加工工藝、和超高壓工藝中的任何一個(gè)中。33.一種通過壓縮向材料傳遞負(fù)荷，從而使這樣的傳遞在所說的制品的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生張應(yīng)力或疲勞的制品，所說的制品包括具有相對(duì)的前邊緣和后邊緣的一個(gè)物體；和至少構(gòu)成所說的物體的一部分的一個(gè)區(qū)域，所說的區(qū)域由第一種金屬陶瓷構(gòu)成，第一種金屬陶瓷由具有第一種顆粒尺寸的第一種陶瓷組分和第一種粘結(jié)劑構(gòu)成；所說的物體包括至少一個(gè)由第二種陶瓷組分和第二種粘結(jié)劑構(gòu)成的另外的區(qū)域，其中，所說的區(qū)域承受所說的張應(yīng)力或疲勞，所說的區(qū)域的第一種金屬陶瓷比所說的至少一個(gè)另外的區(qū)域的金屬陶瓷更能夠抵抗所說的張應(yīng)力或疲勞；其中，所說的第二種陶瓷組分的平均顆粒尺寸與第一種陶瓷組分的平均顆粒尺寸基本相等；其中，第二種粘結(jié)劑的量小于第一種粘結(jié)劑的量，并且粘結(jié)劑的量從所說的區(qū)域到所說的物體連續(xù)過渡；其中，所說的區(qū)域和所說的物體至少部分共用至少一個(gè)的自動(dòng)形成的界面。34.根據(jù)權(quán)利要求33的制品，其中，第一種陶瓷組分和第二種陶瓷組分是相同的或者不同的，包括Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo和W的一個(gè)或多個(gè)的至少一種碳化物。35.根據(jù)權(quán)利要求34的制品，其中，所說的至少一種碳化物包括碳化鎢。36.根據(jù)權(quán)利要求33的制品，其中，所說的第一個(gè)區(qū)域的第一種陶瓷組分的顆粒尺寸范圍約為亞微米級(jí)到約30微米，可能具有在約40微米數(shù)量級(jí)上的顆粒尺寸的離散。37.根據(jù)權(quán)利要求33的制品，其中，所說的第一個(gè)區(qū)域的第一種陶瓷組分的顆粒尺寸范圍約為0.5微米～2微米，可能具有在約20微米數(shù)量級(jí)上的顆粒尺寸的離散。38.根據(jù)權(quán)利要求33的制品，其中，所說的第一種金屬陶瓷和所說的至少一個(gè)另外的區(qū)域的粘結(jié)劑是相同的或者不同的，包括鐵、鎳、鈷、其混合物、和其合金中的一種或多種。39.根據(jù)權(quán)利要求38的制品，其中，所說的第一種金屬陶瓷和所說的至少一個(gè)另外的區(qū)域的粘結(jié)劑基本由鈷及其合金組成。40.根據(jù)權(quán)利要求33的制品，其中，所說的粘結(jié)劑含量，用重量表示，約為2％～25％。41.根據(jù)權(quán)利要求33的制品，其中，所說的第一種金屬陶瓷組合物具有第一硬度，所說的第二種金屬陶瓷組合物具有第二硬度，其中所說的第二硬度大于所說的第一硬度。42.根據(jù)權(quán)利要求33的制品，其中，所說的第一種和所說的第二種金屬陶瓷組合物都含有零體積百分?jǐn)?shù)的η相。43.根據(jù)權(quán)利要求33的制品，其中，所說的金屬陶瓷組合物含有約2～25wt％的鈷，所說的第二種金屬陶瓷組合物含有約2～25wt％的鈷。44.根據(jù)權(quán)利要求33的制品，其中，所說的第一種陶瓷組分的表觀顆粒尺寸約為0.5微米～2微米。45.根據(jù)權(quán)利要求33的制品，其中，所說的制品的應(yīng)用領(lǐng)域包括機(jī)械加工、采礦、結(jié)構(gòu)、壓縮工藝、擠壓工藝、超臨界加工工藝、化學(xué)處理工藝、材料加工工藝、和超高壓工藝中的任何一個(gè)。46.一種用于通過等靜壓形成成形的生坯的設(shè)備，所說的設(shè)備包括，有一個(gè)開口、一個(gè)第一內(nèi)表面和一個(gè)在所說的開口處向所說的第一內(nèi)表面過渡的第二外表面的盛料裝置，其中，所說的盛料裝置由對(duì)等靜壓流體具有不透過性的聚合物構(gòu)成；具有預(yù)定構(gòu)型并且至少與所說的盛料裝置的所說的第一內(nèi)表面的一部分接觸的第一成形裝置，其中，所說的預(yù)定構(gòu)型至少確定所說的接近最終形狀的制品的一部分，所說的第一成形裝置由聚合物構(gòu)成；具有預(yù)定構(gòu)型并且至少與所說的盛料裝置的所說的第一內(nèi)表面的一部分接觸的第二成形裝置，其中，所說的預(yù)定構(gòu)型至少確定所說的接近最終形狀的制品的另一部分，所說的第二成形裝置由聚合物構(gòu)成；具有一個(gè)至少與所說的盛料裝置的所說的內(nèi)表面的一部分相接觸的第一表面的密封裝置，在所說的盛料裝置的所說的開口處有一個(gè)第一表面，其中，所說的密封裝置由聚合物構(gòu)成；與所說的密封裝置的第二表面接觸的密封促進(jìn)裝置，其中，所說的密封促進(jìn)裝置、密封裝置、所說的盛料裝置和所說的成形裝置的密封的組合，能促進(jìn)粉末混合物在形成所說的成形的生坯的壓制過程中經(jīng)過等靜壓時(shí)，排除其中包裹的氣體。47.根據(jù)權(quán)利要求46的設(shè)備，還包括一個(gè)支持裝置，其中所說的支持裝置至少與所說的盛料裝置的所說的第一外表面的一部分接觸。48.根據(jù)權(quán)利要求46的設(shè)備，還包括一個(gè)具有預(yù)定構(gòu)型的第三成形裝置，至少與所說的盛料裝置的第一內(nèi)表面的一部分以及所說的第一成形裝置接觸，其中，所說的預(yù)定構(gòu)型至少確定所說的接近最終形狀的制品的第三部分，所說的第三成形裝置由聚合物構(gòu)成。49.根據(jù)權(quán)利要求46的設(shè)備，其中，構(gòu)成所說的盛料裝置和密封裝置的所說的聚合物包括聚氯丁橡膠、乳膠、或聚硅氧烷。50.根據(jù)權(quán)利要求46的設(shè)備，其中，構(gòu)成所說的成形裝置的所說的聚合物包括聚氨基甲酸乙酯。51.根據(jù)權(quán)利要求46的設(shè)備，其中，所說的密封促進(jìn)裝置由聚合物、金屬、或天然材料構(gòu)成。52.根據(jù)權(quán)利要求46的設(shè)備，其中，所說的生坯包括多區(qū)域的生坯。53.一種形成成形的生坯的方法，包括下列步驟提供具有一個(gè)開口、一個(gè)第一內(nèi)表面、和一個(gè)在所說的開口處向所說的第一內(nèi)表面過渡的第二外表面的盛料裝置，其中，所說的盛料裝置由對(duì)等靜壓流體具有不透過性的聚合物構(gòu)成；提供一個(gè)具有預(yù)定構(gòu)型的第一成形裝置，至少與所說的盛料裝置的第一內(nèi)表面的一部分接觸，其中，所說的預(yù)定構(gòu)型至少確定所說的最終形狀的制品的一部分，所說的第一成形裝置由聚合物構(gòu)成；向所說的盛料裝置裝入由陶瓷組分和粘結(jié)劑組分構(gòu)成的粉末混合物，所說的粉末混合物至少與所說的第一成形裝置的一部分接觸；提供一個(gè)具有預(yù)定構(gòu)型的第二成形裝置，至少與所說的盛料裝置的第一內(nèi)表面的一部分接觸，其中，所說的預(yù)定構(gòu)型至少確定所說的接近最終形狀的制品的另一部分，所說的第二成形裝置由聚合物構(gòu)成；提供具有一個(gè)第一表面的密封裝置，至少在所說的盛料裝置的開口處與所說的盛料裝置的第一內(nèi)表面的一部分接觸，其中，所說的密封裝置由聚合物構(gòu)成；提供一個(gè)與所說的密封裝置的第二表面接觸的密封促進(jìn)裝置；對(duì)所說的密封促進(jìn)裝置、密封裝置、所說的盛料裝置、所說的粉末混合物、和所說的成形裝置的組合體進(jìn)行等靜壓，以除去加壓過程中的粉末混合物中和盛料裝置中包裹的氣體，壓實(shí)所說的粉末混合物形成所說的成形的生坯。54.根據(jù)權(quán)利要求53的方法，其中，構(gòu)成所說的盛料裝置和密封裝置的所說的聚合物包括聚氯丁橡膠、乳膠、或聚硅氧烷。55.根據(jù)權(quán)利要求53的方法，其中，構(gòu)成所說的成形裝置的所說的聚合物包括聚氨基甲酸乙酯，56.根據(jù)權(quán)利要求53的方法，其中，所說的密封促進(jìn)裝置由聚合物、金屬、或天然材料構(gòu)成。57.根據(jù)權(quán)利要求53的方法，其中，所說的生坯包括多區(qū)域的生坯。全文摘要討論了由金屬陶瓷構(gòu)成的制品的制造方法和使用方法,所說的金屬陶瓷優(yōu)選的是膠結(jié)碳化物,更優(yōu)選的是碳化鎢,這種制品至少有兩個(gè)區(qū)域,這兩個(gè)區(qū)域至少有一個(gè)性質(zhì)是不同的。優(yōu)選的是,所說的金屬陶瓷的一部分富含粘結(jié)劑,然后逐漸平滑地過渡到至少一個(gè)的第二個(gè)區(qū)域。在承受壓縮載荷并且超過單一的塊體材料制品的張應(yīng)力極限或疲勞極限時(shí),這種多區(qū)域的金屬陶瓷是特別有用的。通過并排放置并致密化至少兩種具有不同性質(zhì)(例如,不同的碳化物顆粒尺寸、不同的碳化物化學(xué)性質(zhì)、不同的粘結(jié)劑含量、不同的粘結(jié)劑化學(xué)組成、或上述的任意組合)的粉末混合物來制造這種金屬陶瓷。優(yōu)選的是,所說的金屬陶瓷的第一個(gè)區(qū)域由第一陶瓷組分和預(yù)定含量的粘結(jié)劑構(gòu)成,與第一個(gè)區(qū)域并排放置或鄰接的第二個(gè)區(qū)域由第二陶瓷組分和第二種粘結(jié)劑含量的粘結(jié)劑構(gòu)成,第二種粘結(jié)劑含量小于所說的預(yù)定的粘結(jié)劑含量。本發(fā)明的多區(qū)域金屬陶瓷可以用于材料加工工藝,例如,包括壓縮工藝,擠壓、超臨界加工、化學(xué)處理、材料加工、和超高壓工藝。文檔編號(hào)B22F7/06GK1171070SQ95197009公開日1998年1月21日申請(qǐng)日期1995年10月30日優(yōu)先權(quán)日1994年12月23日發(fā)明者T·R·瑪薩,J·S·范吉克,R·R·麥克諾格特申請(qǐng)人:鈷碳化鎢硬質(zhì)合金公司