为了改善WC‑Co硬质合金的硬度、耐磨性，设计了一种新型含片状晶WC‑10Co硬质合金。采用粒径为4.3μm的中颗粒W粉为原料，高温氢还原、碳辅助氢还原及二次球磨的工艺能够制备具有高度扁平化程度的薄片状W颗粒及呈含片状晶的复合粉末。采用该复合粉末制备的硬质合金具有孔隙度小、致密化程度高的特点。所制得的新型含片状晶WC‑10Co硬质合金，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。本发明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。
A New WC-10Co Cemented Carbide Containing Flake Crystal
In order to improve the hardness and wear resistance of WC_ Co cemented carbide, a new type of WC_ 10Co cemented carbide with flake crystal was designed. Using medium-sized W powder with particle size of 4.3 um as raw material, high temperature hydrogen reduction, carbon-assisted hydrogen reduction and secondary ball milling can prepare flattened W particles and composite powder with flaky crystals. The cemented carbide prepared by the composite powder has the characteristics of small porosity and high densification. The hardness, densification degree and bending strength of the new type WC_10Co cemented carbide containing flake crystals have been greatly improved. The invention can provide a new production process for preparing high performance WC_Co cemented carbide.
【技术实现步骤摘要】
一种新型含片状晶WC-10Co硬质合金所属
本专利技术涉及一种硬质合金材料，尤其涉及一种新型含片状晶WC-10Co硬质合金。
技术介绍
WC-Co硬质合金兼具良好的韧性、硬度、耐磨性等综合性能，被广泛应用于矿用、切削、模具等各个领域，已成为现代社会不可缺少的重要材料。超粗硬质合金具有较高的红硬性及良好的抗热疲劳、抗热冲击性能，广泛应用于极端工况条件下的采矿、挖路及冲压模、冷镦模、轧辊等领域。而超细WC-Co硬质合金具有比普通WC-Co硬质合金更高的硬度、更好的耐磨性、更高横向断裂强度以及更良好的断裂韧性等优越性能，被广泛应用于金属切削加工、耐磨零件等领域，具有巨大的市场需求。在板状晶硬质合金中，微裂纹通过裂纹偏转、桥接或拔出、穿晶断裂等各种不同的途径扩展。因而，板状晶硬质合金显示出较高耐磨性、韧性等综合性能，在车削、钻削、铣削等各种加工领域及用作涂层硬质合金基体等方面显示出极好的效果，是硬质合金领域中的一个新的发展方向。
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，设计了一种新型含片状晶WC-10Co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：新型含片状晶WC-10Co硬质合金的制备原料包括：粒径为4.3μm的中颗粒W粉。新型含片状晶WC-10Co硬质合金的制备步骤为：将原始粉末按实验设计方案称重、配料，配好后进行高温氢还原反应，反应温度为820℃。反应结束后将粉末加至球磨罐中进行湿磨，球磨机转速为90r/min，球料比为9：1，球磨时间为32h。球磨结束后，将制得的粒料进行碳辅助氢还原，随后再次进行球磨，球磨时间为48h。将制得的具有高扁平化程度的薄片状W粉进行真空干燥，随后加入液压机中压制成形。将制好的压坯放入低压烧结炉中进行烧结，烧结温度为1450℃，保温时间为90min。新型含片状晶WC-10Co硬质合金的检测步骤为：粉末的比表面积和费氏粒度采用S3100比表面测定仪和费氏粒度仪，显微组织结构采用QU00扫描电镜，洛氏硬度采用LR300洛氏硬度计，维氏硬度采用LV700维氏硬度计。所述的新型含片状晶WC-10Co硬质合金，高温氢还原、碳辅助氢还原及二次球磨的工艺能够制备具有高度扁平化程度的薄片状W颗粒及呈含片状晶的复合粉末。采用该复合粉末制备的硬质合金具有孔隙度小、致密化程度高的特点。所述的新型含片状晶WC-10Co硬质合金，制取综合性能优良的硬质合金的工艺参数为：烧结温度1450℃，烧结时间90min。制得的硬质合金洛氏硬度达HRA99.5，与超细晶硬质合金的洛氏硬度相当。所述的新型含片状晶WC-10Co硬质合金，片状晶混合粉末的引入能够有效抑制烧结过程中硬质合金晶粒的长大，这一特性有效提高了硬质合金的硬度及韧性，使其硬度和韧性值远高于超细晶硬质合金。本专利技术的有益效果是：采用粒径为4.3μm的中颗粒W粉为原料，经过配料、高温氢还原、球磨、碳辅助氢还原、球磨、干燥、成形、烧结工艺成功制备了具有优异力学性能的新型含片状晶WC-10Co硬质合金。其中，片状晶混合粉末的加入能够有效抑制烧结过程中晶粒的长大，所采用的高温氢还原、二次球磨、碳辅助氢还原制备混合粉末的工艺能够保证硬质合金具有均匀的内部结构，这两个因素保证了所制得的新型含片状晶WC-10Co硬质合金的力学性能高于超细晶硬质合金。所制得的新型含片状晶WC-10Co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：新型含片状晶WC-10Co硬质合金的制备原料包括：粒径为4.3μm的中颗粒W粉。新型含片状晶WC-10Co硬质合金的制备步骤为：将原始粉末按实验设计方案称重、配料，配好后进行高温氢还原反应，反应温度为820℃。反应结束后将粉末加至球磨罐中进行湿磨，球磨机转速为90r/min，球料比为9：1，球磨时间为32h。球磨结束后，将制得的粒料进行碳辅助氢还原，随后再次进行球磨，球磨时间为48h。将制得的具有高扁平化程度的薄片状W粉进行真空干燥，随后加入液压机中压制成形。将制好的压坯放入低压烧结炉中进行烧结，烧结温度为1450℃，保温时间为90min。新型含片状晶WC-10Co硬质合金的检测步骤为：粉末的比表面积和费氏粒度采用S3100比表面测定仪和费氏粒度仪，显微组织结构采用QU00扫描电镜，洛氏硬度采用LR300洛氏硬度计，维氏硬度采用LV700维氏硬度计。实施案例2：黄钨高温氢还原制备的中颗粒W粉末颗粒尺寸均匀，结晶较完整，仅有少量极细的W粉颗粒和大颗粒W粉桥接粘结，呈多面体等轴状。W粉经球磨扁平化处理后粒度和形貌均发生了显著的变化，球磨扁平化处理过程中，通过合金球的微锻压和微滚压的强力作用，W粉末颗粒塑性变形显著，由多面体等轴状转变成薄片状颗粒，其费氏粒度也降低至约7.5μm。实施案例3：超细黄钨粉末形貌结构不同于普通黄钨，表面平滑、结构紧密呈大块团聚状的黄钨粉末颗粒被破碎成了表面较粗糙、松散的细颗粒，因此其氢气的透过性更好，且通过球磨，碳黑和黄钨颗粒易于呈弥散均匀分布，利于通过碳辅助氢还原制备出结构疏松，分散性较好的纳米W粉末。实施案例4：经高效球磨后粉末各组分弥散均匀分布，为减少比表面能和畸变能，还原生成的部分纳米颗粒的W粉末和碳黑粒子紧密附着在通过合金球的微锻压和微滚压的强力作用形成的富含螺型位错、刃型位错和孪晶等缺陷的片状W颗粒的新鲜粗糙表面，而这将有利于后续一次碳化烧结过程中促使生成更多的长、径比大的片状WC晶粒。实施案例5：以高效球磨诱导生成的含片状晶W/Co/C复合粉末为原料，一次碳化烧结可制备完全致密的WC-10%Co烧结合金，该合金晶粒尺寸明显较粗，呈现出较明显的粗大板状晶和较细小的普通WC晶粒均匀分布的双模结构，明显不同于采用1μm的亚微细WC粉末为原料，按同样烧结工艺制备的WC-10%Co烧结体的显微组织结构。硬质合金的矫顽磁力较高、晶粒尺寸偏粗，但其硬度值仅略低于细晶粒合金，而韧性却明显较好，呈现出具有高硬度和高韧性的优良综合性能，与传统硬质合金中随着晶粒增大合金硬度减小，韧性提高的经典理论不完全相符。合金试样为正常形貌WC晶粒和Co相形成的具有均匀组织结构的合金，在制备过程中，通过高效球磨引入了约17.9%的经球磨扁平化处理的W粉末，随机均布的片状W颗粒，在双向模压压制过程中沿着压制方向被单向取向性不强；烧结过程中，由于碳原子沿着原位化学反应生成的片状结构，WC晶面的界面能变低，其成核和长大速度要高于其它晶面的WC晶粒的速度，还原后紧密附着在片状W粉末新鲜颗粒表面的高比表面能的W粉末颗粒和碳黑粉末，可能会率先生成细小的纳米WC颗粒，并参与促使生成大量片状WC晶粒；而片状W球磨时引入了大量的螺型位错、刃型位错和孪晶等缺陷，更易于因溶解-析出机制而引起晶粒粗化，从而促使生成具有很高的长径比的片状WC晶粒。初始含量较多的纳米W颗粒在一次碳化烧结过程中，由于具有较高的比表面能，在较低温度固相烧结阶段可能就已率先碳化生成纳米WC，并在促使更早出现液相，促进合金烧结收缩致密化的同时，因溶解-析出机制，较细的纳米WC晶粒优先溶解，并在较大的片状晶粒上优先析出，最终烧结形成细WC晶粒与片状晶均匀混乱分本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种新型含片状晶WC‑10Co硬质合金的制备原料包括：粒径为4.3μm的中颗粒W粉。
【技术特征摘要】
1.一种新型含片状晶WC-10Co硬质合金的制备原料包括：粒径为4.3μm的中颗粒W粉。2.根据权利要求1所述的新型含片状晶WC-10Co硬质合金，其特征是新型含片状晶WC-10Co硬质合金的制备步骤为：将原始粉末按实验设计方案称重、配料，配好后进行高温氢还原反应，反应温度为820℃，反应结束后将粉末加至球磨罐中进行湿磨，球磨机转速为90r/min，球料比为9：1，球磨时间为32h，球磨结束后，将制得的粒料进行碳辅助氢还原，随后再次进行球磨，球磨时间为48h，将制得的具有高扁平化程度的薄片状W粉进行真空干燥，随后加入液压机中压制成形，将制好的压坯放入低压烧结炉中进行烧结，烧结温度为1450℃，保温时间为90min。3.根据权利要求1所述的新型含片状晶WC-10Co硬质合金，其特征是新型含片状晶WC-10Co硬质合金的检测步骤为：粉末的比表面积和费氏粒度采用S3100比...
【专利技术属性】
技术研发人员：牛金生，
申请(专利权)人：牛金生，
类型：发明
国别省市：辽宁,21
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