碳化钨 (WC) 是首选材料，主要因为它具有极高的硬度和卓越的耐磨性，非常适合长周期的机械合金化。在高能耗、长达 24 小时的工艺过程中，WC 介质能够承受强烈的机械应力而不会降解，从而有效防止研磨设备将不想要的金属杂质引入不锈钢粉末中。
核心见解：选择碳化钨的主要驱动力是保持化学精度。虽然较软的介质最终会磨损并改变合金的成分，但碳化钨接近零的磨损率可确保最终粉末在最恶劣的研磨条件下保持化学纯度。
耐磨性的关键作用
承受高能冲击
机械合金化是一种旨在将动能转化为内部变形能的剧烈过程。在可能长达 24 小时的研磨周期中，研磨介质会受到持续、高速碰撞的影响。
碳化钨具有在这种条件下生存所需的极高的结构完整性。与较软的材料不同，它能在巨大的机械应力下保持其物理形状和表面完整性。
最大限度地降低磨损率
长周期研磨的最大威胁是研磨球和研磨罐内衬的退化。随着介质的磨损，这些材料并不会消失；它们会成为批次中的污染物。
与标准钢材相比，WC 具有卓越的耐磨性。这种耐用性可确保研磨介质的几何形状保持一致，从而在整个过程中保持能量传输的效率。
确保化学纯度
防止金属杂质
对于特殊应用，例如生产含镧纳米晶不锈钢，精确的化学成分是不可或缺的。引入研磨罐中的外来元素会降低材料的最终性能。
由于 WC 极硬，它充当惰性力而不是反应性参与者。它可以有效防止引入通常由较软研磨介质引起的金属杂质。
实现纳米晶结构
WC 提供的稳定性允许进行精炼颗粒至微米级的强烈、不间断的处理。这种环境有利于断裂和冷焊，从而在没有交叉污染的情况下创建化学纯净的纳米晶微观结构。
理解权衡
“匹配”策略与“硬度”策略
值得注意的是，当目标仅仅是“匹配”基材时，有时会使用不锈钢介质。在这些情况下，磨损的碎片被认为与铁素体基体兼容。
何时 WC 是唯一的选择
然而，当需要严格的成分控制时，这种“匹配”方法就会失败。如果您的合金依赖于微量元素的精细平衡（如镧），您就无法承受来自不锈钢罐的铁或铬的不可控添加。在这些高风险的情况下，WC 的硬度是防止成分漂移的唯一保障。
为您的目标做出正确选择
要选择正确的研磨介质，您必须定义您对污染的容忍度。
- 如果您的主要关注点是绝对化学纯度：选择碳化钨 (WC) 以消除磨损碎片并严格控制合金的最终成分。
- 如果您的主要关注点是成本和材料兼容性：选择不锈钢介质，并接受会发生轻微磨损，但可能与铁基体兼容。
最终，当您的配方完整性比耗材成本更有价值时，请使用碳化钨。
摘要表：
| 特征 | 碳化钨 (WC) | 不锈钢 |
|---|---|---|
| 硬度等级 | 极高 | 中等 |
| 耐磨性 | 卓越（接近零） | 中等（易磨损） |
| 污染风险 | 最低/可忽略 | 中等（金属碎片） |
| 理想应用 | 高精度/纳米晶 | 标准/成本敏感 |
| 成分控制 | 卓越 | 基本 |
| 工艺时长 | 针对 24 小时以上周期优化 | 更适合短周期 |
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参考文献
- Congcong Du, Tongde Shen. Ultrastrong nanocrystalline steel with exceptional thermal stability and radiation tolerance. DOI: 10.1038/s41467-018-07712-x
本文还参考了以下技术资料 Kintek Solution 知识库 .
