【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于焊接领域，具体而言，涉及一种wc-co合金与钢的连接方法。
技术介绍
1、硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性。
2、我国工业的迅速发展，硬质合金应用领域不断扩展，硬质合金的研究也在不断发展，但硬质合金价格仍然高昂，考虑到钢材价格低廉且具有较好的韧性。出于对成本和适用场合的考虑，通常用钢材与硬质合金连接作为刀具使用。
3、硬质合金与钢材的热膨胀系数差别较大，连接过程中会引入较大的残余应力使得接头可靠性下降。目前解决方法如下：(1)钎焊：cu基，ag基，ni基焊料为中间层。通过塑性形变降低热应力。但是，焊缝界面反应难以控制，易形成η相。此外，钎焊温度过高，导致母材力学性能下降。(2)扩散焊：ni基焊料与硬质合金、钢亲和性好，但是ni层过薄，fe会向硬质合金扩散，增大内应力；ni层过厚，中间层本身强度过低，影响整体强度。
4、cn110315159a公开了一种硬质合金钢复合刀具的制造方法，其中，首先在石墨烯/金属基底叠层样品中金属基体表面涂一层pmma溶液并加热固化，主要是在硬质合金焊接测镀上石墨烯，虽然能在钎焊时能够抑制硬质合金向钎料中的溶解减少η相的生成，避免了硬质合金硬度下降，但是在硬质合金侧镀石墨烯难度较大，工艺复杂，具有一定的局限性。
技术实现思路
1、技术问题
2、针对现有技术中存在的问题，本专利技术旨在提供一种硬质合金与钢的连接方法。由该方法制备得到的
3、技术方案
4、因此，本专利技术提供了一种硬质合金与钢的连接方法，其能够降低因热膨胀系数相差较大而产生的残余应力和连接过程中硬质合金侧co向中间层移动产生的η相。
5、根据本专利技术的第一方面，提供了一种硬质合金与钢的连接方法，其包括如下步骤：
6、1)向石墨模具中铺设钢粉末、在钢粉末的表面上依次铺设多层钢粉末与硬质合金粉末的混合粉末，然后再在最上层的混合粉末上放置硬质合金块体，然后将模具放置于sps等离子烧结炉中，升温速率为10～200℃/min，压力为10～60mpa，保温时间为3～60min，烧结温度为950～1050℃；其中，多层钢粉末与硬质合金粉末的混合粉末中的钢粉末和硬质合金粉末的混合粉末的含量都呈相反的梯度分布，沿着从下至上的方向，钢粉末与硬质合金粉末的混合粉末层中的钢粉末含量梯度下降，而硬质合金粉末的含量梯度增加；
7、2)将步骤1)中得到的产物置于0℃以下的环境中，优选为-100℃以下的环境中，更优选在液氮中深冷处理10～20h；
8、3)将步骤2)中得到的产物置于马弗炉中退火，退火温度为150℃以上，优选180℃以上，最优选200℃，退火时间为110～330min。
9、优选地，钢粉末与硬质合金粉末的混合粉末的铺设层数为3层以上。
10、优选地，在最底层的与钢粉末接触的混合粉末层中的钢粉的含量占混合粉末层总重量的80wt％～95wt％，在与合金块体接触的混合粉末层中的钢粉的含量占混合粉末层总重量的5wt％～25wt％，并且相邻的混合粉末层中的钢粉含量的梯度差为10wt％～30wt％。
11、优选地，混合粉末层的铺设厚度为每层0.5～1.5mm。
12、优选地，在铺设之前，使用球磨机来混合钢粉末和硬质合金粉末。
13、优选地，钢粉末的粒径为50～200μm，硬质合金粉末的粒径为50～200μm。
14、优选地，硬质合金为wc-co合金，其中，co含量为wc-co合金总重量的10～40wt％，更优选地，硬质合金为wc-20co。
15、优选地，钢为碳钢或合金钢，更优选为42crmo。
16、优选地，所述硬质合金块体致密度不低于90％。
17、在本专利技术中，硬质合金块体和硬质合金粉末的组成完全相同。
18、根据本专利技术的第二方面，提供了一种钢与硬质合金的连接件，其是根据本专利技术的硬质合金与钢的连接方法制备得到的。
19、优选地，钢与硬质合金的连接件的抗弯强度为600～1200mpa。
20、在本专利技术中，采用梯度混合粉体作为中间层进行sps间接连接，对于热膨胀系数相差较大的两种材料比较友好，能够有效缓解接头残余应力、使得焊接面与粉体牢固结合从而获得可靠接头。间接连接对于接头形状、表面平整度的要求较低，是目前采用较多的连接方式。
21、本专利技术采用sps技术开展硬质合金与钢的烧结连接研究。高频脉冲电流具有焦耳热、表面清洁效应、放电等离子体、电迁移和塑性等效应。
22、sps连接可以在一定程度上抑制脆性化合物η相的生成。
23、烧结连接后，焊件中co处于拉应力状态。通过深冷处理可以降低co的拉应力，提高了试样的抗弯强度。深冷处理后γ-co向α-co转变，α-co的滑移系较少，不易产生滑动，使得抗弯强度提高。深冷后，进行退火处理是为了降低因低温对材料造成的脆性，提高接头可靠性。
24、其采用sps烧结方法，并采用梯度中间层，其中，sps烧结进行连接降低了因热膨胀系数不同产生的残余应力，采用梯度层作为中间层，阻碍了硬质合金侧co向中间层移动，减少了界面处的η相的形成，另外梯度层也会进一步降低残余应力。
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1.一种硬质合金与钢的连接方法，其包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的硬质合金与钢的连接方法，其中，
3.根据权利要求1或2所述的硬质合金与钢的连接方法，其中，
4.根据权利要求1至3中任一项所述的硬质合金与钢的连接方法，其中，
5.根据权利要求1至4中任一项所述的硬质合金与钢的连接方法，其中，
6.根据权利要求1至5中任一项所述的硬质合金与钢的连接方法，其中，
7.根据权利要求1至6中任一项所述的硬质合金与钢的连接方法，其中，
8.根据权利要求1至7中任一项所述的硬质合金与钢的连接方法，其中，
9.一种钢与硬质合金的连接件，其是根据权利要求1至8中任一项所述的硬质合金与钢的连接方法制备得到的。
10.根据权利要求9所述的钢与硬质合金的连接件，其中，
【技术特征摘要】
1.一种硬质合金与钢的连接方法，其包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的硬质合金与钢的连接方法，其中，
3.根据权利要求1或2所述的硬质合金与钢的连接方法，其中，
4.根据权利要求1至3中任一项所述的硬质合金与钢的连接方法，其中，
5.根据权利要求1至4中任一项所述的硬质合金与钢的连接方法，其中，
6.根据权利要求1至5中...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘亚飞，范振瑶，徐鹏，杨小龙，谢思遥，张久兴，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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