【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于硬质合金领域,特别是涉及硬质合金用粘结相粉体及其制备方法。
技术介绍
硬质合金因具有高的硬度、耐磨性、红硬性和较好的韧性等一系列优异性能,广泛应用于制备切削刀具、矿用和耐磨部件。通常合金硬度越高,其耐磨性越好,合金的强韧性(强度和韧性)越高,其抗冲击性越好。因此,硬度和强韧性已成为评价硬质合金性能的重要指标。调控合金的硬度和强韧性,主要包括控制粘结相的含量、硬质相颗粒尺寸、硬质相与粘结相分布的均匀性等手段。降低粘结相含量或减小硬质相WC的颗粒尺寸有利于提高合金的硬度,但会导致合金强韧性的降低;反之,提高粘结相含量或增大硬质相WC的颗粒尺寸则有利于强韧性的提高,但会导致合金硬度降低。因此,硬质合金的硬度、强度和韧性很难同时得到提高,这一矛盾限制了硬质合金的进一步应用。传统硬质合金制备过程的液相烧结步骤中,硬质相晶粒长大是影响硬质合金硬度、强度和韧性的重要因素。由于Ostwald熟化机制,液相烧结必然导致烧结体中WC平均颗粒尺寸大于其原料平均初始尺寸,即烧结导致了硬质相晶粒长大。特别是在制备超细晶硬质合金过程中,很容易造成晶粒不连续性长大。为了控制晶粒的长大,工业生产中常添加少量晶粒长大抑制剂(晶粒细化剂)(如VC、Cr3C2、TaC等)以获得粒度细小且均匀的硬质合金。然而,现有市售常用抑制剂粒度较大(大都在微米级别以上),与原料WC的粒度不匹配,导致在制备硬质合金,特别是制备超细晶硬质合金时,抑制剂在硬质合金 ...
【技术保护点】
一种硬质合金用含氮母合金粘结相粉体,其特征在于由质量分数为5%~50%的多元复合碳氮化物和质量分数为50%~95%的粘结相金属组成,所述多元复合碳氮化物为碳氮化铬基固溶体(Cry,M11‑y)2(Cx,N1‑x)、碳氮化钒基固溶体(Vy,M21‑y)(Cx,N1‑x)、碳氮化钛基固溶体(Tiy,M31‑y)(Cx,N1‑x)中的至少一种,所述粘结相金属为钴、镍、铁中的至少一种;所述(Cry,M11‑y)2(Cx,N1‑x)中,组元M1为钒、钛、钼、钽、铌、锆中的至少一种,0.1≤x≤0.9,0.5<y≤0.95;所述(Vy,M21‑y)(Cx,N1‑x)中,组元M2为铬、钛、钼、钽、铌、锆中的至少一种,0.1≤x≤0.9,0.5<y≤0.95;所述(Tiy,M31‑y)(Cx,N1‑x)中,M3为钒、铬、钼、钽、铌、锆中的至少一种,0.1≤x≤0.9,0.5<y≤0.95。
【技术特征摘要】
1.一种硬质合金用含氮母合金粘结相粉体,其特征在于由质量分数为5%~50%的多元
复合碳氮化物和质量分数为50%~95%的粘结相金属组成,所述多元复合碳氮化物为碳氮化
铬基固溶体(Cry,M11-y)2(Cx,N1-x)、碳氮化钒基固溶体(Vy,M21-y)(Cx,N1-x)、碳氮化钛基固溶体
(Tiy,M31-y)(Cx,N1-x)中的至少一种,所述粘结相金属为钴、镍、铁中的至少一种;
所述(Cry,M11-y)2(Cx,N1-x)中,组元M1为钒、钛、钼、钽、铌、锆中的至少一种,0.1≤x
≤0.9,0.5<y≤0.95;所述(Vy,M21-y)(Cx,N1-x)中,组元M2为铬、钛、钼、钽、铌、锆中的
至少一种,0.1≤x≤0.9,0.5<y≤0.95;所述(Tiy,M31-y)(Cx,N1-x)中,M3为钒、铬、钼、钽、
铌、锆中的至少一种,0.1≤x≤0.9,0.5<y≤0.95。
2.根据权利要求1所述硬质合金用含氮母合金粘结相粉体,其特征在于结构是以粘结相
金属为溶剂、以多元复合碳氮化物为溶质的固溶相,或结构是以粘结相金属为溶剂、以多元
复合碳氮化物为溶质的固溶相与多元复合碳氮化物组成的复合相。
3.一种硬质合金用含氮母合金粘结相粉体,其特征在于由质量分数为5%~49.9%的多
元复合碳氮化物、质量分数为50%~90%的粘结相金属和质量分数0.1%~5%的添加剂组成,
所述多元复合碳氮化物为碳氮化铬基固溶体(Cry,M11-y)2(Cx,N1-x)、碳氮化钒基固溶体
(Vy,M21-y)(Cx,N1-x)、碳氮化钛基固溶体(Tiy,M31-y)(Cx,N1-x)中的至少一种,所述粘结相金属为
钴、镍、铁中的至少一种,所述添加剂为WC、TiC、TaC、NbC中的至少一种;
所述(Cry,M11-y)2(Cx,N1-x)中,组元M1为钒、钛、钼、钽、铌、锆中的至少一种,0.1≤x
≤0.9,0.5<y≤0.95;所述(Vy,M21-y)(Cx,N1-x)中,组元M2为铬、钛、钼、钽、铌、锆中的
至少一种,0.1≤x≤0.9,0.5<y≤0.95;所述(Tiy,M31-y)(Cx,N1-x)中,M3为钒、铬、钼、钽、
铌、锆中的至少一种,0.1≤x≤0.9,0.5<y≤0.95。
4.根据权利要求3所述硬质合金用含氮母合金粘结相粉体,其特征在于结构是以粘结相
金属为溶剂、以多元复合碳氮化物和添加剂为溶质的固溶相,或结构是以粘结相金属为溶剂、
以多元复合碳氮化物和添加剂为溶质的固溶相与多元复合碳氮化物、添加剂组成的复合相。
5.权利要求1或2所述硬质合金用含氮母合金粘结相粉体的制备方法,其特征在于工艺
步骤如下:
(1)配料
原料为钴粉、镍粉、铁粉、钴的氧化物、镍的氧化物、铁的氧化物中的至少一种,
(Cry,M11-y)2(Cx,N1-x)粉、(Vy,M21-y)(Cx,N1-x)粉、(Tiy,M31-y)(Cx,N1-x)粉、(Cry,M11-y)2(Cx,N1-x)
中金属组元的氧化物和碳源、(Vy,M21-y)(Cx,N1-x)中金属组元的氧化物和碳源、
(Tiy,M31-y)(Cx,N1-x)中金属组元的氧化物和碳源中的至少一种;
所述(Cry,M11-y)2(Cx,N1-x)中,组元M1为钒、钛、钼、钽、铌、锆中的至少一种,0.1≤x
≤0.9,0.5<y≤0.95;所述(Vy,M21-y)(Cx,N1-x)中,组元M2为铬、钛、钼、钽、铌、锆中的至
少一种,0.1≤x≤0.9,0.5<y≤0.95;所述(Tiy,M31-y)(Cx,N1-x)中,M3为钒、铬、钼、钽、铌、
锆中的至少一种,0.1≤x≤0.9,0.5<y≤0.95;
按照权利要求1或2所述硬质合金用含氮母合金粘结相粉体的组分及各组分的质量分数
计量各种原料;
(2)混料和干燥
将各原料通过球磨混合均匀,再烘干得混合料;
(3)烧结
在密闭反应炉中烧结:
当原料为钴粉、镍粉、铁粉中的至少一种,(Cry,M11-y)2(Cx,N1-x)粉、(Vy,M21-y)(Cx,N1-x)
粉、(Tiy,M31-y)(Cx,N1-x)粉中的至少一种时,使用第一种方法:将步骤(2)制备的混合料置于
反应炉中,将反应炉抽真空至1~1×10-2Pa后开始加热并继续抽真空,当反应炉内温度升至
600~1350℃时,在此温度和继续抽真空条件下保温烧结0.5~6小时,保温烧结结束后在抽真
空条件下随炉冷却至温度低于100℃出炉;
当原料为钴的氧化物、镍的氧化物、铁的氧化物中的至少一种,(Cry,M11-y)2(Cx,N1-x)中金
属组元的氧化物和碳源、(Vy,M21-y)(Cx,N1-x)中金属组元的氧化物和碳源、(Tiy,M31-y)(Cx,N1-x)
中金属组元的氧化物和碳源中的至少一种时,使用第二种方法:将步骤(2)制备的混合料置
于反应炉中,将反应炉抽真空至1~1×10-2Pa后开始加热并继续抽真空,当温度升至800~1600℃
时停止抽真空,向反应炉中通入氮气至氮气压为0.01~0.1MPa,在此氮气压和800~1600℃下
保温烧结1~6小时,保温烧结结束后随炉冷却至温度低于100℃出炉;
或在开放式反应炉中烧结:
在反应炉出气口开启的状态下加热反应炉并向反应炉中通入流动的保护气体或反应气
体,当反应炉内烧结区域的温度升至600~1600℃时,将步骤(2)所得混合料连续送入反应
炉的烧结区域在移动状态下保温烧结,混合料在烧结区域烧结0.5~6小时移动出烧结区域进
入反应炉的冷却区域冷却至温度低于100℃出炉;
当原料为钴粉、镍粉、铁粉中的至少一种,(Cry,M11-y)2(Cx,N1-x)粉、(Vy,M21-y)(Cx,N1-x)
粉、(Tiy,M31-y)(Cx,N1-x)粉中的至少...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈婷,赵明建,
申请(专利权)人:成都锦钛精工科技有限公司,
类型:发明
国别省市:四川;51
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