【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及合金材料领域，具体涉及一种无粘结相wc基硬质合金及其制备方法。
技术介绍
1、无粘结相wc基硬质合金(binderless tungsten carbide,btc)是wc基硬质合金领域的研究热点，btc具有较高熔点及良好的耐腐蚀性，与wc-co等金属作为粘结剂的wc基硬质合金相比，更适宜应用于高温、腐蚀性强等恶劣环境中。虽然co基粘结相可以提高硬质合金的韧性，但降低了合金的硬度、抗氧化性和耐腐蚀性。因此，无粘结相硬质合金拥有传统硬质合金不具备的优良特性，并广泛应用于切削工具、矿山工具、冲击工具、钻头、磨料工具等领域，可以提高工具的寿命和效率。此外，它还可以用于模具制造、航空航天等高要求的领域。无粘结相wc基硬质合金是现代工业加工中重要的材料之一。
2、添加氧化物陶瓷(al2o3、mgo及zro2等)对于其韧性有较大的改善，若能进一步细化wc晶粒，则可预见wc-mexoy体系将具有较高的强韧性，可用作切削刀具。而zro2作为一种耐高温的氧化物，可以改善无粘结相wc基硬质合金烧结性能，同时具有相变增韧机制，提升合金材料的强度和韧性，继续添加微米级al2o3粉末，通过烧结可以原位生长柱状晶，促进无粘结相wc基硬质合金强度和硬度的提升，增加裂纹扩展能力，达到增韧的目的。但是，无粘结相硬质合金致密化温度较高，采用一般的传统烧结方式很难使其致密化。采用快速热压烧结技术，其升降温速率快、烧结温度低等特点，是烧结特种陶瓷材料等先进材料最有力的工具。
3、经检索，中国专利文献cn107099720a公开了一
4、中国专利文献cn105522137a公开了一种金属陶瓷复合体及其制备方法，该金属陶瓷复合体包括陶瓷基体和金属件；陶瓷基体表面具有凹槽，所述金属件填充于所述凹槽内；金属件包括锆基合金和位于所述锆基合金内的增强材料，所述增强材料选自w、mo、ni、cr、不锈钢、wc、tic、sic、zrc、zro2、bn、si3n4、tin、al2o3中的一种或多种；所述金属件表面在lab色度系下的亮度l值为36.92-44.07。该专利技术提供的金属陶瓷复合体中，金属件表面硬度高，并且与陶瓷基体结合力强，外观性能好。
5、经分析，该cn107099720a所公开的铝合金加工用硬质合金刀具材料，其是以co为粘结相，wc为刀具主体材料，纳米zro2和纳米al2o3共同作为晶粒抑制剂，抑制wc晶粒长大，从而提高材料的硬度，改善刀片切削耐磨性。如果没有co作为粘结相，其性能也难以预料。例如其在制备过程中为使al2o3与粘接相co之间润湿性良好，而控制了al2o3的用量。
6、而cn105522137a所公开的金属陶瓷复合体中，其中包括陶瓷基体和金属件，金属件包括锆基合金和位于所述锆基合金内的增强材料，该增强材料为颗粒状，该增强材料的粒径d50为0.1-100μm；该增强材料均匀分散于锆基合金内部。该增强材料的性能需求是依附于锆基合金上的有效结合，优选w与mo,这是因为所采用的增强材料的熔点(例如w的熔点为3410℃，mo的熔点为2610℃)均比常规的锆基合金高，利于制备过程中锆基合金与增强材料的有效结合。
7、因此，现有技术中还没有公开一种原位生长al2o3柱状晶和zro2(3y)协同强韧化的无粘结相wc基硬质合金及其制备方法，遂有了本专利技术。
技术实现思路
1、有鉴于此，为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提出一种无粘结相wc基硬质合金及其制备方法，制备出了一种原位生长al2o3柱状晶和zro2(3y)协同强韧化的无粘结相wc基硬质合金材料，提升了力学性能，并解决了传统硬质合金存在的部分缺陷。
2、所采用的技术方案为：
3、本专利技术的一种无粘结相wc基硬质合金的制备方法，包括如下步骤：
4、s1.将wc粉、al2o3粉与zro2(3y)粉加入硬质合金球磨罐中，使用无水乙醇作为球磨介质，将装有混合粉末的硬质合金球磨罐置入行星球磨机中进行湿式球磨，得到混合均匀的浆料；
5、s2.将装有浆料的硬质合金球磨罐取出，置入真空干燥箱中干燥，干燥后过筛；
6、s3.将粉体置于快速热压烧结炉中，使用惰性气氛保护，快速热压烧结使得胚体达到预设温度后保温，得到原位生长al2o3柱状晶和zro2(3y)协同强韧化的无粘结相wc基硬质合金材料。
7、进一步地，s1中，硬质合金球磨罐中的al2o3粉的质量分数为2-10wt％，zro2(3y)粉的质量分数为6-12wt％，wc粉的质量分数为78-92wt％。
8、进一步地，s1中，球磨时间为30-32h，转速为150-200r/min。
9、进一步地，s2中，干燥时间24-26h，干燥温度80-90℃。
10、进一步地，s2中，过200-250目筛。
11、进一步地，s3中，烧结电流为直流电流；烧结压力为30-45mpa；烧结温度为1450-1650℃；保温时间为3-10min，升温速率为50-130℃/min；烧结气氛为炉腔抽至真空后通入氩气作为保护气体，保持炉内真空度为10±0.2pa。
12、本专利技术的一种无粘结相wc基硬质合金，其是由上述所述的制备方法制备得到的。
13、在本专利技术的技术方案中，原料zro2(3y)是指氧化锆材料中含有稳定剂氧化钇的摩尔百分比为3％。晶型为四方相，原料可市购得到。
14、本专利技术采用快速热压烧结法并利用al2o3与zro2(3y)强韧化wc基硬质合金材料的力学性能。以wc为基体，al2o3为辅助强韧相，zro2(3y)为助烧剂、强韧相和诱导剂，起到显著降低烧结温度、细化晶粒和原位生长al2o3柱状晶的作用，达到原位生长al2o3柱状晶和zro2(3y)协同强韧化wc基硬质合金的目的。
15、与现有技术相比，本专利技术的突出优势为：
16、(1)采用快速热压烧结技术，无需预压和烧结助剂，烧结速率快，合金致密度好，无需昂贵的脉冲电源，相比放电等离子烧结设备投资少，烧结温度低。
17、(2)利用zro2(3y)相变增韧机制，提升无粘结相wc基硬质合金的强韧性，原料成本低且容易获得，不仅显著降低了烧结温度，同时有效提高了合金的致密度。
18、(3本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无粘结相WC基硬质合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的无粘结相WC基硬质合金的制备方法，其特征在于，S1中，硬质合金球磨罐中的Al2O3粉的质量分数为2-10wt％，ZrO2(3Y)粉的质量分数为6-12wt％，WC粉的质量分数为78-92wt％。
3.根据权利要求1所述的无粘结相WC基硬质合金的制备方法，其特征在于，S1中，湿磨时间为30-32h，转速为150-200r/min。
4.根据权利要求1所述的无粘结相WC基硬质合金的制备方法，其特征在于，S2中，干燥时间24-26h，干燥温度80-90℃。
5.根据权利要求1所述的无粘结相WC基硬质合金的制备方法，其特征在于，S2中，过200-250目筛。
6.根据权利要求1所述的无粘结相WC基硬质合金的制备方法，其特征在于，S3中，烧结电流为直流电流；烧结压力为30-45MPa；烧结温度为1450-1650℃；保温时间为3-10min，升温速率为50-130℃/min；烧结气氛为炉腔抽至真空后通入氩气作为保护气体，保持炉内真空度为1
7.一种无粘结相WC基硬质合金，其特征在于，其是由权利要求1-6任一所述的制备方法制备得到的。
...【技术特征摘要】
1.一种无粘结相wc基硬质合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的无粘结相wc基硬质合金的制备方法，其特征在于，s1中，硬质合金球磨罐中的al2o3粉的质量分数为2-10wt％，zro2(3y)粉的质量分数为6-12wt％，wc粉的质量分数为78-92wt％。
3.根据权利要求1所述的无粘结相wc基硬质合金的制备方法，其特征在于，s1中，湿磨时间为30-32h，转速为150-200r/min。
4.根据权利要求1所述的无粘结相wc基硬质合金的制备方法，其特征在于，s2中，干燥时间24-26h...
【专利技术属性】
技术研发人员：何文，陶森，梁炳亮，陈卫华，欧阳晟，张建军，何小勇，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：
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