【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及合金材料领域，具体涉及梯度硬质合金材料。
技术介绍
1、硬质合金材料由于高的硬度、耐磨性和低的热膨胀系数，得到广泛应用。例如，以硬质合金制造牙钻。
2、硬质合金牙钻切割牙釉质时，具有刃口不发生卷边、不易变钝、经久耐用的优点。硬质合金牙钻在每分钟4万～8万转的转速时，即可发挥其有效的切割性，采用硬质合金牙钻切割牙硬组织时，无需使用压力即能完成有效的切割作用。
3、牙钻较好加工方式为采用整体立铣刀模式制造。这样的硬质合金牙钻头部、颈部和柄部是一体的，由硬质合金材料一体制成。整体式硬质合金牙钻加工制造时，头部与柄部(颈部)同心度无偏移，使用时无颤动，能有效延长牙钻的使用寿命。另外，整体硬质合金牙钻颈部没有焊缝，不会有脱焊掉头的现象，使用安全。
4、但是，制造整体硬质合金牙钻对硬质合金材料综合性能要求高。当作为细长棒状旋转切割器械的时候，对材料的韧性要求高，否则切削刃容易出现崩刃从而导致牙钻损坏，因此，牙钻硬质合金要求高韧性。而且，在旋转切削牙齿过程中，由于牙齿表面形状凸凹不平，牙钻头部与牙齿不停撞击，所以要求牙钻硬质合金材料必须硬度高、抗塑性变形能力强。
5、然而，用于制造整体牙钻的硬质合金材料如wc-co硬质合金材料难以兼顾韧性和硬度。
6、对于硬质合金而言，如果能同时兼具优异的韧性和硬度，会有助于其实际使用。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术人研究发现，在wc-co成分的基础上，再引入tin和vc，
2、本专利技术提供以下方面：
3、1.一种梯度硬质合金材料，包括表层和内部，其中，表层主要包括w、c、co三种元素，内部主要包括w、c、co、ti、n、v六种元素。
4、2.如上所述的梯度硬质合金材料，其中所述表层厚度为10～90μm。
5、3.如上所述的梯度硬质合金材料，其中表层co元素含量高于内部co元素含量，且靠近梯度边界的表层区域中的co分布密度大于离梯度边界较远的表层区域中的co分布密度。
6、4.如上所述的梯度硬质合金材料，其中内部的wc相的的尺寸变小，边角钝化、不尖锐。
7、5.如上所述的梯度硬质合金材料，其中，所述表层的硬度低于内部的硬度，内部的硬度(hv)高于1670mpa，横向断裂强度高于1790mpa。
8、6.如上所述的梯度硬质合金材料，其由co粉、tin粉、vc0.88粉和wc粉为原料经研磨混料并烧结获得。
9、7.如上所述的梯度硬质合金材料，其中，在原料中，co粉占6～25wt％，tin粉占0.5～5.0wt％，vc0.88粉占0.6～6wt％，余量为wc粉。
10、8.一种梯度硬质合金材料制备方法，所述方法包括以下步骤：
11、(1)生坯成型：按重量配比称取co粉、tin粉、vc0.88粉、wc粉，一并加入研磨机进行研磨混料、过滤、干燥后压制成生坯；
12、(2)生坯烧结：将生坯脱除成型剂，然后真空烧结，再进行惰性气氛保护压力烧结。
13、9.如上所述的梯度硬质合金材料制备方法，其中在步骤(1)中，采用研磨球在研磨介质下研磨原料，研磨结束后过滤，真空干燥，加入sd橡胶成型剂均匀再次真空干燥。
14、10.如上所述的梯度硬质合金材料制备方法，其中步骤(2)包括：
15、升温至400～700℃，真空下脱除成型剂；
16、升温至1150～1250℃，真空下进行固相阶段烧结；
17、升温至1280～1350℃，真空下进行液相阶段烧结；
18、在气氛压力烧结炉中，氩气压力为5～10mpa，在1350～1500℃下进行梯度烧结。
19、本专利技术获得的有益效果如下：
20、(1)本专利技术提供的梯度硬质合金材料，其表层tin分解，n以气体形式向外逸出，由于ti和n、v和n之间的热力学耦合作用，表层的ti元素和v元素向内部n活性高的区域迁移，表层只留下wc-co成分，因此表层仍然保持wc-co硬质合金的高韧性；内部的tin立方相不分解，内部的vc立方相不迁移，且表层的ti和v元素从表层迁移到内部，与内部区域的n、c等元素反应结合再次形成立方相，tin立方相和vc立方相作为硬质立方相增强内部的硬度和抗塑性变形性能；
21、(2)本专利技术提供的梯度硬质合金材料，在内部，vc作为晶粒长大抑制剂细化wc相的粒度，进一步提高内部的硬度和抗塑性变形性能，从而获得表层韧性高、内部硬度和抗塑性性能高的梯度硬质合金；
22、(3)本专利技术提供的梯度硬质合金材料，硬质合金的梯度结构是在烧结过程中原位形成的，不需要分层构造，不增加额外工序，易于操作实现，且原料易得，成本低；而且，梯度硬质合金材料的表层和内部不存在突变的界面，避免了突变界面的结合强度不足以及界面两侧的热膨胀系数和弹性模量等物理性能差异造成的界面应力问题；
23、(4)本专利技术提供的梯度硬质合金材料，其表层韧性高，高韧性表层可以抵抗冲击造成的裂纹形成和扩展，因此适合于在高速旋转受冲击和振动条件下使用的；同时，梯度硬质合金材料内部硬度高、抗塑性变形能力强，因此可以抵抗在使用过程中与不规则牙齿表面的高硬度牙釉质接触碰撞作用下的塑性变形，满足对硬质合金材料综合性能的高要求。
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1.一种梯度硬质合金材料，包括表层和内部，其中，表层主要包括W、C、Co三种元素，内部主要包括W、C、Co、Ti、N、V六种元素。
2.如权利要求1所述的梯度硬质合金材料，其中所述表层厚度为10～90μm。
3.如权利要求1所述的梯度硬质合金材料，其中表层Co元素含量高于内部Co元素含量，且靠近梯度边界的表层区域中的Co分布密度大于离梯度边界较远的表层区域中的Co分布密度。
4.如权利要求1所述的梯度硬质合金材料，其中内部的WC相的的尺寸变小，边角钝化、不尖锐。
5.如权利要求1所述的梯度硬质合金材料，其中，所述表层的硬度低于内部的硬度，内部的硬度(Hv)高于1670MPa，横向断裂强度高于1790MPa。
6.如权利要求1所述的梯度硬质合金材料，其由Co粉、TiN粉、VC0.88粉和WC粉为原料经研磨混料并烧结获得。
7.如权利要求6所述的梯度硬质合金材料，其中，在原料中，Co粉占6～25wt％，TiN粉占0.5～5.0wt％，VC0.88粉占0.6～6wt％，余量为WC粉。
8.一种梯度硬质合
9.如权利要求8所述的梯度硬质合金材料制备方法，其中在步骤(1)中，采用研磨球在研磨介质下研磨原料，研磨结束后过滤，真空干燥，加入SD橡胶成型剂均匀再次真空干燥。
10.如权利要求8所述的梯度硬质合金材料制备方法，其中步骤(2)包括：
...【技术特征摘要】
1.一种梯度硬质合金材料，包括表层和内部，其中，表层主要包括w、c、co三种元素，内部主要包括w、c、co、ti、n、v六种元素。
2.如权利要求1所述的梯度硬质合金材料，其中所述表层厚度为10～90μm。
3.如权利要求1所述的梯度硬质合金材料，其中表层co元素含量高于内部co元素含量，且靠近梯度边界的表层区域中的co分布密度大于离梯度边界较远的表层区域中的co分布密度。
4.如权利要求1所述的梯度硬质合金材料，其中内部的wc相的的尺寸变小，边角钝化、不尖锐。
5.如权利要求1所述的梯度硬质合金材料，其中，所述表层的硬度低于内部的硬度，内部的硬度(hv)高于1670mpa，横向断裂强度高于...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨天恩，邓成军，张子厚，夏旭，郭维华，覃思文，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：
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