【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及硬质合金生产领域，尤其涉及一种高表面能粉末调控硬质相界面能的硬质合金制备方法。
技术介绍
1、传统硬质合金的性能控制主要方法是通过控制硬质相(wc、tic等)尺寸调控合金性能。传统硬质合金是由硬质相(wc)和金属钴(co)粘结相组成的复合材料，其中，硬质相wc晶粒约占15％到85％(体积比)，它们分散在金属co基体内。这种结构特点由于硬质相弥散分布到粘结相中，粘结相的单元尺寸非常小，即粘结相的平均自由程很小，使得金属的塑性变形非常小，材料的整体性能发展受到很多结构上的限制。比如，硬度升高，往往就需要一定程度的牺牲一定的塑性。而硬质合金的烧结是液相-固相的复合烧结，其中，在烧结过程中，钴相完全转变成了液相。由于钴相烧结时全部转变成液相，所以，使得在硬质合金结构发展的研究中，co相不是研究的重点。而由于合金中有大量的wc/wc固相烧结形成的界面，同时，wc相可以通过孪生和滑移等变形方式为合金贡献一定塑性变形能力。这样，整个硬质合金结构发展的重点一直就落脚在对wc粉体的研究上。但是一直以来对wc的粉体的研究都局限在只是对wc粉体的粒度控制上。硬质合金结构研究一方面朝粗晶粒方向，另外一方面，朝向超细晶/纳米晶方向发展。超细/纳米硬质合金一般是指wc晶粒尺寸在0.5μm以下的硬质合金，在提高硬度的同时可改善其强度。根据hall-petch关系，材料晶粒尺寸越小强度越高，同时硬质合金内wc晶粒尺寸减小可增加合金致密性，很大程度上减少合金内部缺陷如孔隙和富集相，使硬质合金抗弯强度提高。但是，因co层厚度薄，超细/纳米合金断裂韧度
2、当然，硬质合金的研究也朝着改变结构方向进行过发展，本世纪初，瑞典sandvik公司推出了梯度合金的发展方向，该合金表层co含量较低而wc含量较高，从而使表层具有高硬度和良好的耐磨性，中间层co含量较高因而具有好的韧性，可承受较大载荷，特别是冲击载荷。梯度结构硬质合金显著提高了制造的凿岩工具的作业效率，降低开采成本。但是，这种梯度结构合金制备的矿山工具也只能在不修磨的钻齿这样的狭窄领使用。在2002年，美国alabama大学和美国肯纳公司又提出了双级结构硬质合金，这种双级结构合金塑性提高很多。但是，这些新结构合金都由于制作成本高，只能在固相温度下通过热压工艺制备。同时，使用领域也非常有限等，得不到大批量的生产和应用。总之，这种结构方面的发展也都有其局限性，难以对整个合金行业带来真正的变革。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供以下方案：
2、一种高表面能粉末调控硬质相界面能的硬质合金制备方法，包括以下步骤：
3、(1)真空蒸发:将工业yg类(或者yt类，yw类)硬质合金，放入专用真空蒸发炉进行真空蒸发，得到团块；
4、(2)初步破碎：将步骤(1)中的到的团块破碎至≤5mm，然后送入球磨机内球磨，过筛，得到高表面能的预合金粉料待用；
5、(3)高表面能和普通表面能wc复配：向(2)步骤获得的预合金粉料中配入普通粉末冶金方法制备的常规表面能wc粉末，并加入co粉、酒精，加入球磨助剂进行湿磨，卸料并进行干燥得到混合料；
6、(4)掺胶压制：将由步骤(3)中所得混合料经干燥、掺胶，最后压制成形得到压坯；
7、(5)烧结：将步骤(4)所得压坯进行真空烧结或者氢气烧结，得到硬质合金坯料。
8、进一步地，所述步骤(1)中，硬质合金的蒸发温度为1600-2000℃，蒸发时间为2-8小时。
9、进一步地，所述步骤(2)中，团块球磨时间为12-24小时，过筛目数为80-160目。
10、进一步地，步骤(2)中过筛后的筛上粉末与下一批预合金粉料一并投入球磨机进行球磨。
11、进一步地，所述步骤(3)中的co粉含量为4-25wt％。
12、进一步地，所述步骤(5)中，烧结温度为1300-1600℃。
13、进一步地，所述步骤(3)中预合金粉料的重量占比为20％-40％本专利技术根据anseu-lenel等的硬质合金弥散强化型理论，合金强度可用一下公式表示：
14、
15、式中：γwc为wc的表面能；
16、eb为粘结相的弹性模量；
17、r为常数。
18、从公式中，我们可以看到如果提高wc的表面能γwc，合金的强度σ是会提高的。这个公式为本专利技术研究提供了方向。图1是具有高表面能wc的剖面示意，而传统通过从钨氧化物还原到碳化而制备的wc粉体，都是表面较为光滑，平直的状态，因为系统的自发反应总会获得表面能最低状态的粉体，图2和图3分别表示了高表面能wc界面，和低表面能界面的wc/wc界面。
19、本专利技术采用废旧合金为原料，采用高温蒸发(蒸馏)的方法，使得其中co金属蒸馏出来和wc分离的同时，利用wc向钴中溶解析出的过程中，对wc表面会形成明显破坏而获得高表面能的预合金粉料(即高表面能wc粉体)。图4展示了这种蒸发引起到wc表面能升高过程的示意。
20、经过真空蒸发处理后，所得粉末固结成块，对其进行粗破碎后所的到的高表面能wc粉体形貌如图5所示。
21、由图5可见，对其浸铜制样研磨后腐蚀显现出其内部微观结构，微观形貌金相分析结果如图6所示。
22、由图6可见，真空蒸发后高表面能wc粉体存在一定量超微孔，粉体表面边界不规则、凸凹不平，这种微观结构特征使粉体具有更大表面积，因此在bet气体吸附分析时其表现出大吸附面积的特征，在硬质合金烧结过程中，该大表面积粉体将具有高表面能特征，这是一种常规wc粉不具备的新型微结构特征。
23、高表面能粉体的表面能值一般是采用氮吸附(bet)表面积表征，见表1。fsss粒度13μm左右的高表面能wc粉体比表面积可以到达6m2·g-1，一般fsss粒度0.2左右的超细wc粉体才有可能有这样的表面积。fsss粒度13μm左右的传统wc粉体比表面积大概在0.5m2·g-1左右。由本工艺所得的高表面能wc粉体的比表面积可达到4～6m2·g-1，这种高表面能wc粉体和传统正常表面能wc粉体复配使用，根据合金的使用性能要求，复配的比例可以系列化调整，从而获得不同的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高表面能粉末调控硬质相界面能的硬质合金制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
2.如权利要求1中所述一种高表面能粉末调控硬质相界面能的硬质合金制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，硬质合金的蒸发温度为1600-2000℃，蒸发时间为2-8小时。
3.如权利要求1中所述一种高表面能粉末调控硬质相界面能的硬质合金制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，团块球磨时间为12-24小时，过筛目数为80-160目。
4.如权利要求1中所述一种高表面能粉末调控硬质相界面能的硬质合金制备方法，其特征在于：步骤(2)中过筛后的筛上粉末与下一批预合金粉料一并投入球磨机进行球磨。
5.如权利要求1中所述一种高表面能粉末调控硬质相界面能的硬质合金制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的Co粉含量为4-25wt％。
6.如权利要求1中所述一种高表面能粉末调控硬质相界面能的硬质合金制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中，烧结温度为1300-1600℃。
7.如权利要求1中所述一种高表面能粉末调控硬质相界面能的硬质合金制备方法，其
...【技术特征摘要】
1.一种高表面能粉末调控硬质相界面能的硬质合金制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
2.如权利要求1中所述一种高表面能粉末调控硬质相界面能的硬质合金制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，硬质合金的蒸发温度为1600-2000℃，蒸发时间为2-8小时。
3.如权利要求1中所述一种高表面能粉末调控硬质相界面能的硬质合金制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，团块球磨时间为12-24小时，过筛目数为80-160目。
4.如权利要求1中所述一种高表面能粉末调控硬质相界面能的硬质合金制备方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗军，刘志，黄新，袁科，
申请(专利权)人：自贡长城科瑞德新材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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