CN100406599C - 一种碳化钨铝硬质合金烧结体 - Google Patents
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Abstract
一种碳化钨铝硬质合金烧结体，其表达式为(W1-xAlx)C-Co，式中：x＝0.1～0.86。其是具有良好结晶形态和显微结构的合金块状材料。经X射线粉末衍射分析证实和扫描电镜分析，本发明的碳化钨铝硬质合金烧结体结构稳定且结晶度明显提高，致密度很高。本发明的一种碳化钨铝硬质合金烧结体，具有碳化钨的高硬度，高耐磨性的基础上又兼备了铝的轻质、抗氧化性及优良的延展性，使合金具有高的硬度、很高的弯曲强度和较低的密度，正在发展成为新型高硬度、高强度、良好加工性、抗氧化温度高的新型硬质合金，该材料有望在机械加工工具、玻璃切割、锻模、拉模、轧辊、油井钻具、矿山钻具、开凿钻具及电触点材料等方面得到应用。
Description
技术领域：
本发明属于一种碳化钨铝硬质合金烧结体，具体涉及以碳化钨铝粉末为原料，以钴为粘结相，通过真空热压烧结技术制备碳化钨铝硬质合金烧结体。
背景技术：
碳化钨铝硬质合金是近几年研究发展的新兴技术材料，碳化钨铝是指部分Al原子进入WC晶格中钨的格位而形成的替位式固溶体合金。它在具有碳化钨的高硬度，高耐磨性的基础上又兼备了铝的轻质、抗氧化性及优良的延展性性，使合金具有高的硬度(显微硬度大于1200Kg/cm3)、很高的弯曲强度(1100MPa以上)和较低的密度(富铝合金的密度可达3.0g/cm3)，正在发展成为新型高硬度、高强度、良好加工性、抗氧化温度高的新型硬质合金，该材料有望在机械加工工具、玻璃切割、锻模、拉模、轧辊、油井钻具、矿山钻具、开凿钻具及电触点材料等方面得到应用。
粉末冶金烧结是粉末烧结成块的基本方法，但由于碳化钨铝硬质合金具有高熔点、耐高温等性能，一般的粉末冶金方法难以实现其高致密烧结。碳化钨铝合金粉末的合成技术仍属于起步阶段，迄今为止，有关该合金烧结体国内外尚无报道。
发明内容：
本发明的目的是提供一种碳化钨铝硬质合金烧结体。该烧结体是高致密合金烧结体，是具有良好结晶形态和显微结构的合金块状材料。
该烧结体是以钴为粘结剂的碳化钨铝硬质合金烧结体，其组成可用下式表达：
(W1-xAlx)C-Co，
式中：x＝0.1-0.86。
制备本发明的碳化钨铝硬质合金烧结体方法的步骤和条件如下：选择碳化钨铝粉末(W1-xAlx)C(x＝0.1-0.86)和钴粉为原料，按碳化钨铝粉末与钴粉的重量比为6-30∶1的配比把二者混合，装入石墨模具中，模具四周以碳素钢为支撑。在10-1MPa~10-2MP真空条件下加温加压，烧结温度为1350℃-1600℃，压力10-37.5MPa，烧结时间为2-30分钟，得到碳化钨铝硬质合金的烧结体。
该烧结体的相对密度为97-99.8％。
本发明得到的以钴为粘结相的碳化钨铝硬质合金烧结体，经X射线粉末衍射分析(图1X射线衍射图)证实碳化钨铝结构稳定且结晶度明显提高，密度测量和扫描电镜分析证实致密度很高。图1是含钴的碳化钨铝硬质合金烧结体的X射线衍射图谱。X射线衍射证实在热压烧结的过程中，碳化钨铝十分稳定，没有分解，结晶很好，也没有与钴形成金属间化合物。
本发明采用碳化钨铝合金粉末和钴粉为原料，采用真空热压烧结装置，通过烧结过程中施加温度的同时施加压力，促使颗粒之间的结合、成键，实现粉末的致密化烧结。真空热压烧结不仅可抑制烧结过程中颗粒的氧化行为，双向加压可以保证烧结过程中收缩的均匀性。该方法具有工艺简单、操作方便、烧结时间短等特点。本发明的一种碳化钨铝硬质合金烧结体，具有碳化钨的高硬度，高耐磨性的基础上又兼备了铝的轻质、抗氧化性及优良的延展性性，使合金具有高的硬度、很高的弯曲强度和较低的密度，正在发展成为新型高硬度、高强度、良好加工性、抗氧化温度高的新型硬质合金，该材料有望在机械加工工具、玻璃切割、锻模、拉模、轧辊、油井钻具、矿山钻具、开凿钻具及电触点材料等方面得到应用。
附图说明
附图1是碳化钨铝硬质合金烧结体的X射线衍射图谱。
具体实施方式
实施例1：将30克的(W0.9Al0.1)C和3克的钴粉混合后放入石墨模具中，二者重量配比为10；1，在10-1MPa~10-2MPa真空条件下烧结，烧结温度为1600℃，压力37.5MPa，烧结时间为30分钟，样品经过抛光处理，相对密度为98％。显微硬度2200Kg/cm3，弯曲强度1573MPa。
实施例2：将重量为25克的(W0.75Al0.25)C和质量为2.50克钴粉混合后放入石墨模具中，二者重量的配比为10∶1，在10-1MPa~10-2MPa真空条件下烧结，烧结温度为1500℃，压力35.5MPa，烧结时间为25分钟。样品经过抛光处理，相对密度为97％。显微硬度2035Kg/cm3，弯曲强度1421MPa。
实施例3：将重量为20克的(W0.5Al0.5)C和质量为2.00克钴粉混合后放入石墨模具中，二者重量的配比为10，在10-1MPa~10-2MPa真空条件下烧结，烧结温度为1450℃，压力35.5MPa，烧结时间为30分钟。样品经过抛光处理，相对密度为98％。显微硬度1650Kg/cm3，弯曲强度1337MPa。
实施例4：将重量为15克的(W0.25Al0.75)C和质量为1.50克钴粉混合后放入石墨模具中，二者重量的配比为10∶1，在10-1MPa~10-2MPa真空条件下烧结，烧结温度为1450℃，压力35.5MPa，烧结时间为10分钟。样品经过抛光处理，相对密度为99％。显微硬度1450Kg/cm3，弯曲强度1373MPa。
实施例5：将重量为10克的(W0.14Al0.86)C和1.00克钴粉混合后放入石墨模具中，二者重量的配比为10∶1，在10-1MPa~10-2MPa真空条件下烧结，烧结温度为1450℃，压力27.5MPa，烧结时间为2分钟。样品经过抛光处理，相对密度为98％。显微硬度1500Kg/cm3，弯曲强度1239MPa。
实施例6：将重量为9克的(W0.5Al0.5)C和1.50克钴粉混合后放入石墨模具中，二者重量的配比为6∶1，在10-1MPa~10-2MPa真空条件下烧结，烧结温度为1500℃，压力20MPa，烧结时间为15分钟。样品经过抛光处理，相对密度为99％。显微硬度1876Kg/cm3，弯曲强度1130MPa。
实施例7：将重量为24克的(W0.5Al0.5)C和1.20克钴粉混合后放入石墨模具中，二者重量的配比为20∶1，在10-1MPa~10-2MPa真空条件下烧结，烧结温度为1400℃，压力15MPa，烧结时间为10分钟。样品经过抛光处理，相对密度为99％。显微硬度1504Kg/cm3，弯曲强度1475MPa。
实施例8：将重量为30克的(W0.4Al0.6)C和1.00克钴粉混合后放入石墨模具中，二者重量的配比为30∶1，在10-1MPa~10-2MPa真空条件下烧结，烧结温度为1350℃，压力10MPa，烧结时间为5分钟。样品经过抛光处理，相对密度为98％。显微硬度1259Kg/cm3，弯曲强度1847MPa。
Claims (1)
1.一种碳化钨铝硬质合金烧结体，其特征在于，其组成可用下式表达：
(W1-xAlx)C-Co，
式中：x＝0.1-0.86，碳化钨铝与钴的重量配比为6-30∶1；该烧结体的相对密度为97-99.8。
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