一种钒钽复合粘结相硬质合金及其制备方法技术

本发明专利技术属于合金技术领域，特别涉及一种钒钽复合粘结相硬质合金及其制备方法。本发明专利技术提供的钒钽复合粘结相硬质合金，包括85～95wt.％的碳化钨和余量的钒钽复合粘结相；以在所述钒钽复合粘结相中的质量百分含量计，所述钒钽复合粘结相包括钴78.17～88.39％，钒7.34～13.45％，钽4.27～8.38％。在本发明专利技术中，碳化钨为难熔金属的硬质化合物，有利于提高钒钽复合粘结相硬质合金的硬度、强度和耐磨性；钒钽复合粘结相在元素复配条件下，有利于形成γ+γ'相共格微观组织结构，提高钒钽复合粘结相硬质合金强度和硬度，改善韧性。测试结果表明，本发明专利技术提供的钒钽复合粘结相硬质合金具有较高的硬度和良好的韧性。

【技术实现步骤摘要】
一种钒钽复合粘结相硬质合金及其制备方法
本专利技术属于合金
，特别涉及一种钒钽复合粘结相硬质合金及其制备方法。
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，秉承了碳化物熔点高和粘接金属延展性较好的优点，具有强度和硬度高、耐磨性和耐蚀性良好以及化学稳定性好的特点，广泛用于金属切削加工工具、矿山工具、金属成型工具、结构零件和耐磨件，被誉为“工业的牙齿”。传统硬质合金是以难熔金属硬质化合物WC作为主相，对硬质合金贡献硬度、强度和耐磨性，以过渡族金属Fe、Co或Ni作为粘结相，将硬质相粘结在一起，为硬质合金贡献了韧性。硬质合金由难熔金属的硬质化合物和粘结金属组成的这种关系导致其性能具有一定的矛盾性：当粘结相金属含量较少时(≤6％)，硬质合金硬度增加但断裂韧性降低；反之，当粘结相金属含量过高时(≥15％)，硬质合金的断裂韧性提升，但硬度和耐磨性显著降低。如现有技术“LiuN,ChaoS,YangHD,etal.Cuttingperformances,mechanicalpropertyandmicrostructureofultra-finegradeTi(C,N)-basedcermets.InternationalJournalofRefractoryMetalsandHardMaterials,2006,24(5):445-452”以及“FrykholmR.Developmentofcompositiongradientsincementedcarbides.Chalmersuniversityoftechnology,2001”均存在硬质合金无法兼顾硬度、耐磨性和韧性的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种钒钽复合粘结相硬质合金，本专利技术提供的复合粘结相硬质合金具有晶粒细小、强度和硬度高、韧性优良的特点。为了实现上述专利技术的目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种钒钽复合粘结相硬质合金，包括85～95wt.％的碳化钨和余量的钒钽复合粘结相；以在所述钒钽复合粘结相中的质量百分含量计，所述钒钽复合粘结相包括以下元素：钴78.17～88.39％，钒7.34～13.45％，钽4.27～8.38％。优选的，所述碳化钨的粒径为100～300nm。优选的，所述钒钽复合粘结相的长度≥100μm。本专利技术还提供了上述技术方案所述钒钽复合粘结相硬质合金的制备方法，包括以下步骤：将复合粘结相原料粉混合，依次进行熔炼和冷却，得到复合粘结相合金锭；将所述复合粘结相合金锭进行磨削，得到复合粘结相合金粉；将所述复合粘结相合金粉和碳化钨混合，依次进行湿法球磨和干燥，得到硬质合金粉料；将所述硬质合金粉料进行放电等离子烧结，得到所述钒钽复合粘结相硬质合金。优选的，所述熔炼的温度为2000～3000℃。优选的，所述复合粘结相合金粉的粒径为5～100μm。优选的，所述湿法球磨的球料比为(4～6)：1，球磨介质为乙醇；球磨转速为200～300rpm，球磨时间为24～48h。优选的，所述干燥的温度为50～100℃，时间为6～24h。优选的，所述放电等离子烧结的条件包括：放电等离子烧结仪器的额定功率为80～120kW，烧结温度为1000～1350℃，保温时间为10～30min；烧结压力为30～60MPa。优选的，所述烧结温度通过升温得到；所述升温的速率为50～100℃/min。本专利技术提供了一种钒钽复合粘结相硬质合金，包括85～95wt.％的碳化钨和余量的钒钽复合粘结相；以在所述钒钽复合粘结相中的质量百分含量计，所述钒钽复合粘结相包括以下元素：钴78.17～88.39％，钒7.34～13.45％，钽4.27～8.38％。在本专利技术中，碳化钨为难熔金属的硬质化合物，有利于提高钒钽复合粘结相硬质合金的硬度、强度和耐磨性；钒钽复合粘结相中的钴、钒和钽形成多种元素复配，有利于形成γ+γ'相共格微观组织结构，有利于提高硬质合金的强度和硬度，改善韧性。实施例测试结果表明，本专利技术提供的钒钽复合粘结相硬质合金的维氏硬度HV30为1817～2079kg/mm2，硬度高；横向断裂强度为1254～1351MPa；断裂韧性为10.68～11.12MPa·m1/2，韧性优良；密度为14.01～14.08g/cm3，密度适中。本专利技术还提供了一种钒钽复合粘结相硬质合金的制备方法，包括以下步骤：将复合粘结相原料粉混合，依次进行熔炼和冷却，得到复合粘结相合金锭；将所述复合粘结相合金锭进行磨削，得到复合粘结相合金粉；将所述复合粘结相合金粉和碳化钨混合，依次进行湿法球磨和干燥，得到硬质合金粉料；将所述硬质合金粉料进行放电等离子烧结，得到所述钒钽复合粘结相硬质合金。本专利技术通过熔炼和磨削，将复合粘结相原料粉进行混合并得到成分均一的复合粘结相合金粉，避免了机械混合原料粉导致的杂质污染；再将复合粘结相合金粉与碳化钨进行湿法球磨，提高粉体粒径均匀程度，有利于提高烧结产品成分的均一性；采用放电等离子烧结，有利于抑制碳化钨晶粒的长大，进而获得细小的硬质合金晶粒，提高复合粘结相硬质合金的韧性。附图说明图1为实施例1中复合粘结相合金粉的SEM图；图2为实施例1中硬质合金粉料的SEM图；图3为实施例1所得钒钽复合粘结相硬质合金的SEM图。具体实施方式本专利技术提供了一种钒钽复合粘结相硬质合金，包括85～95wt.％的碳化钨和余量的钒钽复合粘结相；以在所述钒钽复合粘结相中的质量百分含量计，所述钒钽复合粘结相包括以下元素：钴78.17～88.39％，钒7.34～13.45％，钽4.27～8.38％。在本专利技术中，所述钒钽复合粘结相硬质合金包括85～95wt.％的碳化钨，优选为86.5～93.5％，更优选为87～93％，再优选为87.5～92％。在本专利技术中，所述碳化钨的粒径优选为100～300nm，更优选为150～250nm，最优选为200nm。在本专利技术中，所述碳化钨作为难熔金属的硬质化合物，有利于提高复合粘结相硬质合金的硬度和强度。在本专利技术中，所述钒钽复合粘结相硬质合金包括余量的钒钽复合粘结相。在本专利技术中，以在所述钒钽复合粘结相中的质量百分含量计，所述钒钽复合粘结相包括钴78.17～88.39％，优选为78.5～88％，更优选为79～87％，再优选为80～86％。在本专利技术中，所述钴可与钒、钽结合，使粘结相形成γ+γ'相共格微观组织结构，有利于提高钒钽复合粘结相硬质合金的强度和硬度，改善韧性。在本专利技术中，以在所述钒钽复合粘结相中的质量百分含量计，所述钒钽复合粘结相包括钒7.34～13.45％，优选为7.5～13.15％，更优选为8～13％，再优选为9～12％。在本专利技术中，所述钒可与钴、钽结合，使粘结相形成γ+γ'相共格微观组织结构，有利于提高钒钽复合粘结相硬质合金的强度和硬度，改善韧性。在本专利技术中，以在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钒钽复合粘结相硬质合金，包括85～95wt.％的碳化钨和余量的钒钽复合粘结相；/n以在所述钒钽复合粘结相中的质量百分含量计，所述钒钽复合粘结相包括以下元素：/n钴78.17～88.39％，钒7.34～13.45％，钽4.27～8.38％。/n

【技术特征摘要】
1.一种钒钽复合粘结相硬质合金，包括85～95wt.％的碳化钨和余量的钒钽复合粘结相；
以在所述钒钽复合粘结相中的质量百分含量计，所述钒钽复合粘结相包括以下元素：
钴78.17～88.39％，钒7.34～13.45％，钽4.27～8.38％。


2.根据权利要求1所述的钒钽复合粘结相硬质合金，其特征在于，所述碳化钨的粒径为100～300nm。


3.根据权利要求1所述的钒钽复合粘结相硬质合金，其特征在于，所述钒钽复合粘结相的长度≥100μm。


4.权利要求1～3任一项所述钒钽复合粘结相硬质合金的制备方法，包括以下步骤：
将复合粘结相原料粉混合，依次进行熔炼和冷却，得到复合粘结相合金锭；
将所述复合粘结相合金锭进行磨削，得到复合粘结相合金粉；
将所述复合粘结相合金粉和碳化钨混合，依次进行湿法球磨和干燥，得到硬质合金粉料；
将所述硬质合金粉料进行放电等离子烧结，得到所述钒钽复合粘结相硬质合金。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨水源，郭利鹏，郑师威，陈晓强，陈帅帅，张锦彬，黄艺雄，
申请(专利权)人：厦门大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44