一种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复合粘结相硬质合金，以在复合粘结相硬质合金中的质量百分含量计，包括以下组分：碳化钨83.92～95.04％，复合粘结相4.76～15.48％，碳化钒0.2～0.6％；以在所述复合粘结相中的质量百分含量计，所述复合粘结相包括钴66.09～75.21％，铝3.35～3.71％，钨21.08～26.07％。在本发明专利技术中，W的固溶有利于提高复合粘结相硬质合金的强度和硬度，复合粘结相中的Al和Co会形成γ'‑Co

【技术实现步骤摘要】
一种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。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、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”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复合粘结相硬质合金及其制备方法，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。<br>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复合粘结相硬质合金，以在复合粘结相硬质合金中的质量百分含量计，包括以下组分：碳化钨83.92～95.04％，复合粘结相4.76～15.48％，碳化钒0.2～0.6％；以在所述复合粘结相中的质量百分含量计，所述复合粘结相包括以下元素：钴66.09～75.21％，铝3.35～3.71％，钨21.08～26.07％。优选的，所述复合粘结相还包括钼和/或钽，以在所述复合粘结相中的质量百分含量计，钼≤2.78％，钽≤5.11％。优选的，所述碳化钨的粒径为100～300nm。优选的，所述碳化钒的粒径为2～5μm。本专利技术还提供了上述技术方案所述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，进行干法球磨，得到复合粘结相合金粉；将所述复合粘结相合金粉、碳化钨和碳化钒混合，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，得到所述复合粘结相硬质合金。优选的，所述干法球磨的料球比为(8～11)：1，球磨转速为200～300rpm，球磨时间为24～48h。优选的，所述湿法球磨的料球比为(8～11)：1，球磨介质为酒精；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1100～1400℃，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复合粘结相硬质合金，以在复合粘结相硬质合金中的质量百分含量计，包括以下组分：碳化钨83.92～95.04％，复合粘结相4.76～15.48％，碳化钒0.2～0.6％；以在所述复合粘结相中的质量百分含量计，所述复合粘结相包括以下元素：钴66.09～75.21％，铝3.35～3.71％，钨21.08～26.07％。在本专利技术中，碳化钒作为抑制剂，有利于抑制硬质合金在烧结时的晶粒长大，获得超细晶粒组织，进而提高硬质合金强度和硬度；W的固溶有利于提高复合粘结相硬质合金的强度和硬度，复合粘结相中的Al和Co会形成γ'-Co3Al，既有利于提高复合粘结相自身的强度，也有利于提高复合粘结相和碳化钨的结合，进一步提高复合粘结相硬质合金的强度和韧性。实施例测试结果表明，本专利技术提供的复合粘结相硬质合金的维氏硬度HV30为1340～1717kg/mm2，硬度高；断裂韧性为7.89～10.23MPa·m1/2，韧性优良；密度为12.17～14.49g/cm3，密度适中。本专利技术还提供了一种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，进行干法球磨，得到复合粘结相合金粉；将所述复合粘结相合金粉、碳化钨和碳化钒混合，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，得到所述复合粘结相硬质合金。本专利技术先将复合粘结相原料粉进行混合，提高复合粘结相原料粉的分布均匀程度，再将复合粘结相合金粉与碳化钨、碳化钒进行湿法球磨，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复合粘结相硬质合金，以在复合粘结相硬质合金中的质量百分含量计，包括以下组分：碳化钨83.92～95.04％，复合粘结相4.76～15.48％，碳化钒0.2～0.6％；以在所述复合粘结相中的质量百分含量计，所述复合粘结相包括以下元素：钴66.09～75.21％，铝3.35～3.71％，钨21.08～26.07％。在本专利技术中，以在复合粘结相硬质合金中的质量百分含量计，所述复合粘结相硬质合金包括碳化钨83.92～95.04％，优选为84～95％，更优选为86～93％，再优选为88～91％。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，以在复合粘结相硬质合金中的质量百分含量计，所述复合粘结相硬质合金包括复合粘结相4.76～15.48％，优选为5～15％，更优选为6～13％，再优选为8～12％。在本专利技术中，以在所述复合粘结相中的质量百分含量计，所述复合粘结相包括钴66.09～75.21％，优选为66.5～75％，更优选为67～74.5％，再优选为67.5～74％。在本专利技术中，所述钴作为复合粘结相的主要成分，起到粘结碳化钨的作用。在本专利技术中，以在所述复合粘结相中的质量百分含量计，所述复合粘结相包括铝3.35～3.71％，优选为3.4～3.7％，更优选为3.45～3.65％，再优选为3.5～3.6％。在本专利技术中，所述铝与钴和钨结合作为复合粘结相，有利于提高复合粘结相对碳化钨的粘结作用。在本专利技术中，复合粘结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合粘结相硬质合金，其特征在于，以在复合粘结相硬质合金中的质量百分含量计，包括以下组分：/n碳化钨83.92～95.04％，/n复合粘结相4.76～15.48％，/n碳化钒0.2～0.6％；/n以在所述复合粘结相中的质量百分含量计，所述复合粘结相包括以下元素：/n钴66.09～75.21％，铝3.35～3.71％，钨21.08～26.07％。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合粘结相硬质合金，其特征在于，以在复合粘结相硬质合金中的质量百分含量计，包括以下组分：
碳化钨83.92～95.04％，
复合粘结相4.76～15.48％，
碳化钒0.2～0.6％；
以在所述复合粘结相中的质量百分含量计，所述复合粘结相包括以下元素：
钴66.09～75.21％，铝3.35～3.71％，钨21.08～26.07％。


2.根据权利要求1所述的复合粘结相硬质合金，其特征在于，所述复合粘结相还包括钼和/或钽，以在所述复合粘结相中的质量百分含量计，钼≤2.78％，钽≤5.11％。


3.根据权利要求1或2所述的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。


4.根据权利要求1或2所述的复合粘结相硬质合金，其特征在于，所述碳化钒的粒径为2～5μm。


5.权利要求1～4任一项所述复合粘结相硬质合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将复合粘结相原料粉混合，进行干法球磨，得到复合粘结相合金粉；
将所述复合粘结相...

【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