CN104388794A - 硬质合金复合材料及其制备方法 - Google Patents

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王爽
邱晶
刘晓东
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    • C22C1/05—Mixtures of metal powder with non-metallic powder
    • C22C1/051—Making hard metals based on borides, carbides, nitrides, oxides or silicides; Preparation of the powder mixture used as the starting material therefor

Abstract

本发明涉及一种硬质合金复合材料及其制备方法，属于复合材料领域。该硬质合金复合材料包括按照质量份数计的如下原料：碳化钨粉50-60份、碳化钛20-30份、碳化钽2-10份、碳化锆2-5份、钴10-13份、硅0.5-1.5份、镍1-2份、碳化硼2-6份。本发明所得硬质合金具有优良的抗压强度，且耐高温、耐磨损、耐腐蚀，与传统的模具钢材料相比，其抗压强度可达到其4-5倍；本发明硬质合金具有优异的硬度，其洛氏硬度可达到93；本发明制备方法简单易行，适于大范围推广应用。

Description

硬质合金复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于复合材料领域，具体涉及一种硬质合金复合材料及其制备方法。
背景技术
硬质合金起源于20世纪初，经过长时间的发展，硬质合金的生产成为一个完整独立的工业体系。目前，硬质合金已成为现代工业部门和新技术领域不可缺少的工具材料和结构材料，在国民经济中发挥着越来越重要的作用。
硬质合金，顾名思义，是指由一种或多种难熔金属的碳化物作为主要原料经粉末冶金技术制造出来的材料。主要用于切削工具、模具、地质矿山工具及多种耐磨部件，由于硬质合金具有高强度、高硬度、耐磨损、耐腐蚀等诸多优点，因此其在工业中的应用得到了迅速发展。而目前现有的硬质合金的强度主要取决于其中粘结剂的含量，粘结剂的含量越高，其强度越突出，而当粘结剂的含量增高时，会极大的硬性合金的硬度及耐腐蚀性等性能。
因此，一种性能优良的硬质合金复合材料就显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种硬质合金复合材料及其制备方法，该硬质合金具有优良的硬度、高抗压强度，适用于切削工具、模具及地质矿山工具等。
本发明采用的技术方案如下：
硬质合金复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：碳化钨粉50-60份、碳化钛20-30份、碳化钽2-10份、碳化锆2-5份、钴10-13份、硅0.5-1.5份、镍1-2份、碳化硼2-6份。
所述的硬质合金复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：碳化钨粉52-58份、碳化钛22-28份、碳化钽4-8份、碳化锆3-4份、钴11-12份、硅0.5-1份、镍1-2份、碳化硼3-5份。
所述的硬质合金复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：碳化钨粉54-56份、碳化钛24-26份、碳化钽6-7份、碳化锆3-4份、钴11-12份、硅0.5-0.8份、镍1-2份、碳化硼4-5份。
所述的硬质合金复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：碳化钨粉52份、碳化钛22份、碳化钽4份、碳化锆3份、钴11份、硅0.5份、镍1份、碳化硼3份。
所述的硬质合金复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：碳化钨粉58份、碳化钛28份、碳化钽8份、碳化锆4份、钴12份、硅1份、镍2份、碳化硼5份。
所述的硬质合金复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：碳化钨粉54份、碳化钛24份、碳化钽6份、碳化锆3份、钴11份、硅0.5份、镍1份、碳化硼4份。
所述的硬质合金复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：碳化钨粉56份、碳化钛26份、碳化钽7份、碳化锆4份、钴12份、硅0.8份、镍2份、碳化硼5份。
所述的硬质合金复合材料的制备方法，包括如下步骤：按照质量配比，将碳化钨粉、碳化钛、碳化钽、碳化锆、钴、硅、镍和碳化硼混合，于500-550MPa下压制，在氩气氛围下，后于1080-1180℃下烧结10-20min，待自然冷却，即得所述耐冲击金属复合材料。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：第一，本发明所得硬质合金具有优良的抗压强度，且耐高温、耐磨损、耐腐蚀，与传统的模具钢材料相比，其抗压强度可达到其4-5倍；第二，本发明硬质合金具有优异的硬度，其洛氏硬度可达到93；第三，本发明制备方法简单易行，适于大范围推广应用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述，本发明中使用的试剂若无特别说明均可通过市购获得。
实施例1
硬质合金复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：碳化钨粉50份、碳化钛20份、碳化钽2份、碳化锆2份、钴10份、硅0.5份、镍1份、碳化硼2份。
所述的硬质合金复合材料的制备方法，包括如下步骤：按照质量配比，将碳化钨粉、碳化钛、碳化钽、碳化锆、钴、硅、镍和碳化硼混合，于500MPa下压制，在氩气氛围下，后于1080℃下烧结10min，待自然冷却，即得所述耐冲击金属复合材料。
实施例2
硬质合金复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：碳化钨粉60份、碳化钛30份、碳化钽10份、碳化锆5份、钴13份、硅1.5份、镍2份、碳化硼6份。
所述的硬质合金复合材料的制备方法，包括如下步骤：按照质量配比，将碳化钨粉、碳化钛、碳化钽、碳化锆、钴、硅、镍和碳化硼混合，于550MPa下压制，在氩气氛围下，后于1180℃下烧结20min，待自然冷却，即得所述耐冲击金属复合材料。
实施例3
硬质合金复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：碳化钨粉52份、碳化钛22份、碳化钽4份、碳化锆3份、钴11份、硅0.5份、镍1份、碳化硼3份。
所述的硬质合金复合材料的制备方法，包括如下步骤：按照质量配比，将碳化钨粉、碳化钛、碳化钽、碳化锆、钴、硅、镍和碳化硼混合，于530MPa下压制，在氩气氛围下，后于1150℃下烧结15min，待自然冷却，即得所述耐冲击金属复合材料。
实施例4
硬质合金复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：碳化钨粉58份、碳化钛28份、碳化钽8份、碳化锆4份、钴12份、硅1份、镍2份、碳化硼5份。
所述的硬质合金复合材料的制备方法，包括如下步骤：按照质量配比，将碳化钨粉、碳化钛、碳化钽、碳化锆、钴、硅、镍和碳化硼混合，于510MPa下压制，在氩气氛围下，后于1090℃下烧结12min，待自然冷却，即得所述耐冲击金属复合材料。
实施例5
硬质合金复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：碳化钨粉54份、碳化钛24份、碳化钽6份、碳化锆3份、钴11份、硅0.5份、镍1份、碳化硼4份。
所述的硬质合金复合材料的制备方法，包括如下步骤：按照质量配比，将碳化钨粉、碳化钛、碳化钽、碳化锆、钴、硅、镍和碳化硼混合，于520MPa下压制，在氩气氛围下，后于1100℃下烧结14min，待自然冷却，即得所述耐冲击金属复合材料。
实施例6
硬质合金复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：碳化钨粉56份、碳化钛26份、碳化钽7份、碳化锆4份、钴12份、硅0.8份、镍2份、碳化硼5份。
所述的硬质合金复合材料的制备方法，包括如下步骤：按照质量配比，将碳化钨粉、碳化钛、碳化钽、碳化锆、钴、硅、镍和碳化硼混合，于530MPa下压制，在氩气氛围下，后于1110℃下烧结18min，待自然冷却，即得所述耐冲击金属复合材料。
对照例1
本实施例与实施例3相同，区别在于，未使用碳化硼，具体如下：
硬质合金复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：碳化钨粉52份、碳化钛22份、碳化钽4份、碳化锆3份、钴11份、硅0.5份、镍1份。
所述的硬质合金复合材料的制备方法，包括如下步骤：按照质量配比，将碳化钨粉、碳化钛、碳化钽、碳化锆、钴、硅和镍混合，于530MPa下压制，在氩气氛围下，后于11500℃下烧结15min，待自然冷却，即得所述耐冲击金属复合材料。
对照例2
本实施例与实施例3相同，区别在于，未使用碳化钽，具体如下：
硬质合金复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：碳化钨粉52份、碳化钛22份、碳化锆3份、钴11份、硅0.5份、镍1份、碳化硼3份。
所述的硬质合金复合材料的制备方法，包括如下步骤：按照质量配比，将碳化钨粉、碳化钛、碳化锆、钴、硅、镍和碳化硼混合，于530MPa下压制，在氩气氛围下，后于11500℃下烧结15min，待自然冷却，即得所述耐冲击金属复合材料。
性能测试
对本发明实施例1～6所得产品及对照例1至2所得产品的性能进行测试，测试结果见表1。
表1产品性能测试数据
由上表可见本发明所得产品具有优良的性能，实施例3可视为最佳实施例。

Claims (8)

1.硬质合金复合材料，其特征在于，包括按照质量份数计的如下原料：碳化钨粉50-60份、碳化钛20-30份、碳化钽2-10份、碳化锆2-5份、钴10-13份、硅0.5-1.5份、镍1-2份、碳化硼2-6份。
2.根据权利要求1所述的硬质合金复合材料，其特征在于，包括按照质量份数计的如下原料：碳化钨粉52-58份、碳化钛22-28份、碳化钽4-8份、碳化锆3-4份、钴11-12份、硅0.5-1份、镍1-2份、碳化硼3-5份。
3.根据权利要求1所述的硬质合金复合材料，其特征在于，包括按照质量份数计的如下原料：碳化钨粉54-56份、碳化钛24-26份、碳化钽6-7份、碳化锆3-4份、钴11-12份、硅0.5-0.8份、镍1-2份、碳化硼4-5份。
4.根据权利要求1所述的硬质合金复合材料，其特征在于，包括按照质量份数计的如下原料：碳化钨粉52份、碳化钛22份、碳化钽4份、碳化锆3份、钴11份、硅0.5份、镍1份、碳化硼3份。
5.根据权利要求1所述的硬质合金复合材料，其特征在于，包括按照质量份数计的如下原料：碳化钨粉58份、碳化钛28份、碳化钽8份、碳化锆4份、钴12份、硅1份、镍2份、碳化硼5份。
6.根据权利要求1所述的硬质合金复合材料，其特征在于，包括按照质量份数计的如下原料：碳化钨粉54份、碳化钛24份、碳化钽6份、碳化锆3份、钴11份、硅0.5份、镍1份、碳化硼4份。
7.根据权利要求1所述的硬质合金复合材料，其特征在于，包括按照质量份数计的如下原料：碳化钨粉56份、碳化钛26份、碳化钽7份、碳化锆4份、钴12份、硅0.8份、镍2份、碳化硼5份。
8.权利要求1所述的硬质合金复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按照质量配比，将碳化钨粉、碳化钛、碳化钽、碳化锆、钴、硅、镍和碳化硼混合，于500-550MPa下压制，在氩气氛围下，后于1080-1180℃下烧结10-20min，待自然冷却，即得所述耐冲击金属复合材料。
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