一种WC-1．0TiC-3．1TaC-4．5Co硬质合金制造技术

为了改善WC‑Co硬质合金的硬度、耐磨性，研制了一种WC‑1．0TiC‑3．1TaC‑4．5Co硬质合金。采用WC粉末，球形Co粉、复杂碳化物及TaC粉末为原料，最佳工艺参数为：烧结温度1300℃，烧结压力1MPa。该工艺下制得的硬质合金具有优异的力学性能，其密度17g/cm

A WC-1.0TiC-3.1TaC-4.5Co Cemented Carbide

In order to improve the hardness and wear resistance of WC_Co cemented carbide, a kind of WC_1.0TiC_3.1TaC_4.5Co cemented carbide was developed. Using WC powder, spherical Co powder, complex carbide and TaC powder as raw materials, the optimum technological parameters are: sintering temperature 1300 C, sintering pressure 1 MPa. The cemented carbide prepared by this process has excellent mechanical properties and its density is 17g/cm.

【技术实现步骤摘要】
一种WC-1．0TiC-3．1TaC-4．5Co硬质合金所属
本专利技术涉及一种硬质合金材料，尤其涉及一种WC-1.0TiC-3.1TaC-4.5Co硬质合金。
技术介绍
硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。WC-Co硬质合金由于其高硬度、高强度和高耐磨性等一系列优良性能而被广泛地应用在机械加工、矿山开采、军工及冶金等行业，被誉为“工业的牙齿”，如何有针对性的依用途研究或开发高性能材料是该领域的研究热点。TiC浅灰色，立方晶系，不溶于水，具有很高的化学稳定性，与盐酸、硫酸几乎不起化学反应，但能够溶解于王水，硝酸，以及氢氟酸中，还溶于碱性氧化物的溶液中。TiC是具有金属光泽的铁灰色晶体,属于NaCl型面心立方结构,晶格常数为0.4329nm,空间群为Fm3m,在晶格位置上碳原子与钛原子是等价的,TiC原子间以很强的共价键结合,具有类似金属的若干特性,如高的熔点、沸点和硬度,硬度仅次于金刚石,有良好的导热和导电性,在温度极低时甚至表现出超导性。因此,TiC被广泛用于制造金属陶瓷,耐热合金、硬质合金、抗磨材料、高温辐射材料以及其它高温真空器件,用其制备的复相材料在机械加工、冶金矿产、航天和聚变堆等领域有着广泛的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了改善WC-Co硬质合金的硬度、耐磨性，设计了一种WC-1.0TiC-3.1TaC-4.5Co硬质合金。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：WC-1.0TiC-3.1TaC-4.5Co硬质合金的制备原料包括：WC粉末，球形Co粉、复杂碳化物WC-TiC-3及TaC粉末。WC-1.0TiC-3.1TaC-4.5Co硬质合金的制备步骤为：将原料粉末按实验设计方案进行称量、配料，随后倒入硬质合金球磨罐中进行球磨，球磨装置为直径12mm的硬质合金球，球磨转速为90r/min，球磨介质为己烷，球料比8：1，成型剂为石蜡，球磨时间为48h。将球磨后的料浆进行过筛、喷雾干燥、制粒。随后将粉粒在液压机上进行压制，压制压力为180MPa。烧结过程采用卧式真空烧结炉、真空烧结炉及低压烧结炉，首先在卧式真空烧结炉中进行脱蜡，然后在1300℃预烧30min，再分别在真空烧结炉和低压烧结炉烧结，采用不同烧结温度、保温时间制得合金试样。WC-1.0TiC-3.1TaC-4.5Co硬质合金的检测步骤为：密度采用排水法测定，合金金相利用DML50型光学金相显微镜观察，洛氏硬度利用ARK-600型洛氏硬度计测量，矫顽磁力利用KO096型矫顽磁力仪，Co磁用D6025型Co磁仪测定，微观组织观察和微区成分分析采用H5000N扫描电镜与配备的能谱仪。所述的WC-1.0TiC-3.1TaC-4.5Co硬质合金，复杂碳化物及TaC粉末的添加能够提升硬质合金的力学性能，其机理在于复杂碳化物及TaC粉末的添加能够抑制烧结过程中硬质合金晶粒的长大，使其具有更均匀的内部结构及致密化程度。所述的WC-1.0TiC-3.1TaC-4.5Co硬质合金，烧结温度对硬质合金性能的有很大的影响。烧结温度过高则使硬质合金内部晶粒产生烧蚀，使硬质合金内部物相聚集，造成硬质合金孔隙度增大，力学性能降低。烧结温度过低则使硬质合金晶粒不能完全反应，不能在硬质合金内部生成稳定相，导致硬质合金性能降低。所述的WC-1.0TiC-3.1TaC-4.5Co硬质合金，采用的最佳工艺参数为：烧结温度1300℃，烧结压力1MPa。该工艺下制得的硬质合金具有优异的力学性能，其密度17g/cm3，洛氏硬度为98.23，矫顽力45.3ka/m，其力学性能较常规工艺制备的硬质合金高出约25%。本专利技术的有益效果是：采用WC粉末，球形Co粉、复杂碳化物及TaC粉末为原料，经过配料、球磨、干燥、制粒、成形、烧结工艺成功制备了具有优异力学性能的WC-1.0TiC-3.1TaC-4.5Co硬质合金。其中，复杂碳化物及TaC粉末的添加能够抑制烧结过程中晶粒的异常长大，其与合适的烧结温度一起，保证了硬质合金具有均匀的内部结构及致密化程度，这是硬质合金力学性能能够提升的关键。所制得的WC-1.0TiC-3.1TaC-4.5Co硬质合金，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。本专利技术能够为制备高性能的WC-Co硬质合金提供一种新的生产工艺。具体实施方式实施案例1：WC-1.0TiC-3.1TaC-4.5Co硬质合金的制备原料包括：WC粉末，球形Co粉、复杂碳化物WC-TiC-3及TaC粉末。WC-1.0TiC-3.1TaC-4.5Co硬质合金的制备步骤为：将原料粉末按实验设计方案进行称量、配料，随后倒入硬质合金球磨罐中进行球磨，球磨装置为直径12mm的硬质合金球，球磨转速为90r/min，球磨介质为己烷，球料比8：1，成型剂为石蜡，球磨时间为48h。将球磨后的料浆进行过筛、喷雾干燥、制粒。随后将粉粒在液压机上进行压制，压制压力为180MPa。烧结过程采用卧式真空烧结炉、真空烧结炉及低压烧结炉，首先在卧式真空烧结炉中进行脱蜡，然后在1300℃预烧30min，再分别在真空烧结炉和低压烧结炉烧结，采用不同烧结温度、保温时间制得合金试样。WC-1.0TiC-3.1TaC-4.5Co硬质合金的检测步骤为：密度采用排水法测定，合金金相利用DML50型光学金相显微镜观察，洛氏硬度利用ARK-600型洛氏硬度计测量，矫顽磁力利用KO096型矫顽磁力仪，Co磁用D6025型Co磁仪测定，微观组织观察和微区成分分析采用H5000N扫描电镜与配备的能谱仪。实施案例2：相同烧结温度下，低压烧结工艺制备的合金孔隙度小于真空烧结工艺制备的合金孔隙度；同种烧结工艺烧结，随烧结温度的升高，合金孔隙度减小。在1350℃烧结温度下，真空烧结工艺和低压烧结工艺制备合金基本完成致密化过程。在1350，1380℃烧结温度下，真空烧结工艺制备的合金钴相比低压烧结工艺制备的合金钴相聚集程度严重，合金存在Co池缺陷。实施案例3：两种烧结工艺制备的合金试样随烧结温度的升高，合金中WC，β相粒均不同程度变粗，β相晶粒聚集程度加剧。相同的烧结温度，采用低压烧结工艺制备的合金中易出现WC晶粒异常长大现象。随烧结温度的升高，合金中WC，β相晶粒均不同程度变粗，β相晶粒聚集程度加剧，这归因于烧结温度升高，WC的溶解和再析出过程加剧，WC颗粒长大增粗；液相黏度降低，β相晶粒在液相中迁移能力提高，聚集再结晶程度加剧，导致β相晶粒聚集变粗。实施案例4：随着温度的升高，合金的致密化程度彻底、微观孔隙减少，从而使合金密度增加。合金硬度随着温度升高变化则比较复杂，先增加后降低。正常两相组织WC-Co硬质合金的硬度随着Co含量、WC的晶粒度和烧结温度的升高而降低。实施案例5：相同烧结温度下，低压烧结制备的合金密度低于真空烧结制备的合金密度，而硬度高于真空烧结制备的合金硬度；其原因是真空烧结工艺制备过程中，合金试样处在高真空环境中，存在钴少量挥发现象，使真空烧结的合金中高密度组分WC的占比提升，造成相同烧结温度，低压烧结制备的合金密度低于真空烧结制备的合金密度。当采用低压烧结工艺时，WC-Co硬质合金烧结属于典型的液相烧结，在液相烧结过程中对合金施加一定的压力，增加了WC颗粒的移动能力，提高了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种WC‑1．0TiC‑3．1TaC‑4．5Co硬质合金的制备原料包括：WC粉末，球形Co粉、复杂碳化物WC‑TiC‑3及TaC粉末。

【技术特征摘要】
1.一种WC-1．0TiC-3．1TaC-4．5Co硬质合金的制备原料包括：WC粉末，球形Co粉、复杂碳化物WC-TiC-3及TaC粉末。2.根据权利要求1所述的WC-1.0TiC-3.1TaC-4.5Co硬质合金，其特征是WC-1.0TiC-3.1TaC-4.5Co硬质合金的制备步骤为：将原料粉末按实验设计方案进行称量、配料，随后倒入硬质合金球磨罐中进行球磨，球磨装置为直径12mm的硬质合金球，球磨转速为90r/min，球磨介质为己烷，球料比8：1，成型剂为石蜡，球磨时间为48h，将球磨后的料浆进行过筛、喷雾干燥、制粒，随后将粉粒在液压机上进行压制，压制压力为180MPa，烧结过程采用卧式真空烧结炉、真空烧结炉及低压烧结炉，首先在卧式真空烧结炉中进行脱蜡，然后在1300℃预烧30min，再分别在真空烧结炉和低压烧结炉烧结，采用不同烧结温度、保温时间制得合金试样。3.根据权利要求1所述的WC-1.0TiC-3.1TaC-4.5Co硬质合金，其特征WC-1.0TiC-3.1TaC-4.5Co硬质合金是的检测步骤为：WC-1.0TiC-3.1TaC-4.5Co硬质合金的检测步骤为：密度采用排水法测定，合金金相利用DML50型光学金相显微镜观察，洛氏硬...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘冰飞，
申请(专利权)人：刘冰飞，
类型：发明
国别省市：辽宁,21