CN102433484A

CN102433484A - 一种双晶结构的硬质合金制备方法

Info

Publication number: CN102433484A
Application number: CN2010102955786A
Authority: CN
Inventors: 郎洪彬
Original assignee: CHENGDU BANGPU ALLOY MATERIALS Co Ltd
Current assignee: CHENGDU BANGPU ALLOY MATERIALS Co Ltd
Priority date: 2010-09-29
Filing date: 2010-09-29
Publication date: 2012-05-02

Abstract

一种双晶结构的硬质合金制备方法，它涉及硬质合金材料技术领域。它的制备方法为：1、将粗颗粒与细颗粒碳化钨加入混合料中；2、预球磨：将钴粉与钛元素与细颗粒碳化钨装入球磨机中，加入分散剂，以酒精做为混合料介质；研磨用合金球装入球磨机中；钛元素以固溶体形式加入；3、二次装料球磨；4、将混合均匀的混合料干燥、造粒、合金刀片压制成型；5、将压坯在压力烧结炉内烧结，并加以压力进行烧结，得到碳化钨晶粒均匀分布组织结构。它能提高合金的断裂韧性，有助于提高合金的硬度，使用寿命高出传统材料0.5～1倍。

Description

一种双晶结构的硬质合金制备方法

技术领域：

本发明涉及硬质合金材料技术领域，具体涉及一种双晶结构的硬质合金制备方法。

背景技术：

硬质合金材料应用于制造业的加工工具，具有硬度高、良好的高温性能和优秀的耐磨性能，号称工业的牙齿。做为金属切削用合金随着组分变化衍生出针对各种材质牌号。

现有技术主要以平均碳化钨粒度与粘结相钴元素、碳化钛及其他添加元素等组元粉末混合、球磨、加入成型剂(如石腊、丁腊橡胶等)、干燥、造粒、成型、真空烧结。例如：YT5牌号合金选用平均粒度为4～8um碳化钨，9～11％重量比钴与4.5～6％重量比钛元素，用酒精做为球磨介质，以3～4∶1硬质合金球与混合料比例球磨，加入石腊成型剂，球磨30～48小时，干燥、过筛、造粒、成型、真空烧结，取得组分及组织结构分布均匀产品，其具有较高抗弯强度，但硬度较低，耐磨性不够理想。

对于YT类硬质合金，在成分相同条件下，通常合金的组织结构愈细，硬度愈高，耐磨性愈好；而抗弯强度随之降低，脆性增大，焊接性能变差。相反，合金的结构愈粗，则抗弯强度愈高，抗冲击性能愈好，而耐磨性、硬度会相应降低。在硬质合金制品的使用过程中，常常要求合金制品同时具有好的韧性和好的耐磨性一。单纯的细晶构或粗晶结构合金，往往不能满足产品的综合性能，使用范围受到限制。

发明内容：

本发明的目的是提供一种双晶结构的硬质合金制备方法，它采用粗晶粒与细晶粒均匀搭配，使材料兼有较好的冲击韧性和良好的耐磨性。当合金组织中存在发育良好、没有缺陷的WC粗大晶粒时能提高合金的断裂韧性，是因为粗大晶粒阻碍裂纹扩展使裂纹改变扩展方向(增加扩展阻力)。合金中细晶粒的存在，填充在粗在粗大晶粒间，有助于提高合金的硬度；随着合金中的粗细晶粒配比变化，其冲击韧性和耐磨性出现相应垢变化。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用以下技术方案：它的配方组成为：粗颗粒碳化钨(WC)、细颗粒碳化钨；它的制备方法为：1、将粗颗粒与细颗粒碳化钨按3∶7～7∶3的比例加入混合料中；2、预球磨：将重量百分比为9～11％钴粉与重量百分比为4.56％钛元素与细颗粒碳化钨装入球磨机中，加入预先制备的重量百分比为2～2.5％石蜡粉及每千克混合料0.5～1.5ml油酸做为分散剂，以每千克混合料300～380ml酒精做为混合料介质；研磨用合金球按混合料3～4倍装入球磨机中；钛元素以WC(TiC)固溶体形式加入；预球磨20～30小时；3、二次装料球磨：将粗颗粒碳化钨粉与钴粉装入球磨机中再球磨20～30小时使混合料成分混合充分；4、将混合均匀的混合料干燥、造粒、合金刀片压制成型；5、将压坯在压力烧结炉内以1420～1500℃温度烧结60～90分钟，并加以3～5MPa压力进行烧结，得到具有0.8～1.0um与1.6～2.0um碳化钨晶粒均匀分布组织结构。

所述的粗颗粒碳化钨(WC)平均粒度为：6～25um。

所述的细颗粒碳化钨平均粒度为：1.0～1.4um。

本发明中，粗细颗粒通过二次装料球磨控制碳化钨晶粒呈双晶结构；通过加入分散剂防止粉末团聚，达到均匀分布的目的；使用压力烧结炉烧结并适当控制烧结温度及时间，得到晶粒发育良好无缺陷双峰晶粒材料。

本发明采用粗晶粒与细晶粒均匀搭配，使材料兼有较好的冲击韧性和良好的耐磨性。当合金组织中存在发育良好、没有缺陷的WC粗大晶粒时能提高合金的断裂韧性，是因为粗大晶粒阻碍裂纹扩展使裂纹改变扩展方向(增加扩展阻力)。合金中细晶粒的存在，填充在粗在粗大晶粒间，有助于提高合金的硬度；随着合金中的粗细晶粒配比变化，其冲击韧性和耐磨性出现相应垢变化。

附图说明：

图1为本发明与常规材料对比的示意图。

具体实施方式：

参照图1，本具体实施方式采用以下技术方案：它的配方组成为：粗颗粒碳化钨(WC)、细颗粒碳化钨；它的制备方法为：1、将粗颗粒与细颗粒碳化钨按3∶7～7∶3的比例加入混合料中；2、预球磨：将重量百分比为9～11％钴粉与重量百分比为4.56％钛元素与细颗粒碳化钨装入球磨机中，加入预先制备的重量百分比为2～2.5％石蜡粉及每千克混合料0.5～1.5ml油酸做为分散剂，以每千克混合料300～380ml酒精做为混合料介质；研磨用合金球按混合料3～4倍装入球磨机中；钛元素以WC(TiC)固溶体形式加入；预球磨20～30小时；3、二次装料球磨：将粗颗粒碳化钨粉与钴粉装入球磨机中再球磨20～30小时使混合料成分混合充分；4、将混合均匀的混合料干燥、造粒、合金刀片压制成型；5、将压坯在压力烧结炉内以1420～1500℃温度烧结60～90分钟，并加以3～5MPa压力进行烧结，得到具有0.8～1.0um与1.6～2.0um碳化钨晶粒均匀分布组织结构。

所述的粗颗粒碳化钨(WC)平均粒度为：6～25um。

所述的细颗粒碳化钨平均粒度为：1.0～1.4um。

本具体实施方式中，粗细颗粒通过二次装料球磨控制碳化钨晶粒呈双晶结构；通过加入分散剂防止粉末团聚，达到均匀分布的目的；使用压力烧结炉烧结并适当控制烧结温度及时间，得到晶粒发育良好无缺陷双峰晶粒材料。由于材料中有细晶粒碳化钨使材料保持高的硬度，保证材料耐磨性；同时材料中分布均匀发育良好、没有缺陷的WC粗大晶粒的存在阻碍裂纹扩展使裂纹改变扩展方向(增加扩展阻力)，使材料具有较高的抗冲击韧性。

如图1，经过两种材料在金属材料切削过程对比试验YT5H双晶结构韧性好于YT5，表现在同等使用条件下使用寿命高出对比材料0.5～1倍。

本具体实施方式采用粗晶粒与细晶粒均匀搭配，使材料兼有较好的冲击韧性和良好的耐磨性。当合金组织中存在发育良好、没有缺陷的WC粗大晶粒时能提高合金的断裂韧性，是因为粗大晶粒阻碍裂纹扩展使裂纹改变扩展方向(增加扩展阻力)。合金中细晶粒的存在，填充在粗在粗大晶粒间，有助于提高合金的硬度；随着合金中的粗细晶粒配比变化，其冲击韧性和耐磨性出现相应垢变化。

Claims

1.一种双晶结构的硬质合金制备方法，其特征在于它的配方组成为：粗颗粒碳化钨和细颗粒碳化钨。

2.根据权利要求1所述的一种双晶结构的硬质合金制备方法，其特征在于它的制备方法为：1、将粗颗粒与细颗粒碳化钨按3∶7～7∶3的比例加入混合料中；2、预球磨：将重量百分比为9～11％钴粉与重量百分比为4.56％钛元素与细颗粒碳化钨装入球磨机中，加入预先制备的重量百分比为2～2.5％石蜡粉及每千克混合料0.5～1.5ml油酸做为分散剂，以每千克混合料300～380ml酒精做为混合料介质；研磨用合金球按混合料3～4倍装入球磨机中；钛元素以WC(TiC)固溶体形式加入；预球磨20～30小时；3、二次装料球磨：将粗颗粒碳化钨粉与钴粉装入球磨机中再球磨20～30小时使混合料成分混合充分；4、将混合均匀的混合料干燥、造粒、合金刀片压制成型；5、将压坯在压力烧结炉内以1420～1500℃温度烧结60～90分钟，并加以3～5MPa压力进行烧结，得到具有0.8～1.0um与1.6～2.0um碳化钨晶粒均匀分布组织结构。

3.根据权利要求1所述的一种双晶结构的硬质合金制备方法，其特征在于所述的粗颗粒碳化钨平均粒度为：6～25um。

4.根据权利要求1所述的一种双晶结构的硬质合金制备方法，其特征在于所述的细颗粒碳化钨平均粒度为：1.0～1.4um。