CN105886871A - 一种以碳化钛为主要成分的高强度硬质合金及制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种以碳化钛为主要成分的高强度硬质合金及其制备方法，以碳化钛为主体材料，加以部分碳化钨作为硬质相，与钴和镍的混合物作为粘结相混合在一起，制作出以碳化钛为主要成分的高强度硬质合金；各组份及重量份数配比如下：碳化钛55‑70份；碳化钨20‑45份；钴0‑5份；镍8‑20份；钼0‑5份；碳化钒0.01‑0.5份；先将碳化钛与碳化钨混合制作成固溶体，并在制作固溶体过程中添加钼（Mo)，使得在制作固溶体的过程中金属钼变成碳化二钼，改善粘结相对硬质相的润湿性，再将碳化钛与碳化钨固溶体与粘结相和微量元素碳化钒混合，制成混合料；将混合料参胶后压制成型，最后烧结成型。

Description

一种以碳化钛为主要成分的高强度硬质合金及制备方法
技术领域
本发明涉及一种粉末冶金制品及其制备方法，特别是一种以碳化钛为主要成分的高强度硬质合金及其制备方法。属粉末冶金制造技术领域。
背景技术：
常规的硬质合金主要以碳化钨为硬质相，钴镍为粘结相，例如YG类硬质合金。有的通过添加少量TiC提高合金的硬度，改善其耐磨性，例如YT类硬质合金。然而添加TiC在提高合金硬度的同时也降低了合金的强度。例如YT30合金，TiC含量达到30%，强度下降到1000MPa以下，目前已极少使用。目前工业生产中广泛使用的含TiC的合金牌号，如YT5、YT14、YW等，TiC的含量在5-15%之间，强度在1300-1800MPa。
所以在制作高强度硬质合金时，仍主要以钨作为主要成分，但是钨是一种重要的战略资源，中国虽是全球钨资源第一大国，钨矿储量占全球65%。地壳中储量约600万吨金属。然而随着中国经济的高速发展，钨资源已面临枯竭。近十年来钨的价格已上涨4倍以上。我国的钛资源同样居世界首位，国内外已发现钛资源总储量20亿吨，远高于钨的储量，目前钛的市场价格在钨的三分之一以下。钛与钨相比还有比重轻的特点，钛的比重是4.54 g/cm3，钨的比重是19.35 g/cm3。所以近来有不少人在探索采用钛代替钨，可是在采用钛代替钨时会出现硬度上升，而强度下降，出现明显的脆性增加的现象，所以一般在采用钛代替钨时都不敢将钛的成分比例提得很高，大多在15%以下，这样并没有真正达到采用钛代替钨的效果，因此需要进一步加以改进。
通过专利检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道，与本发明相关的主要有以下几个：
1、专利号为CN201310217146.7， 名称为“一种碳化钛基硬质合金的生产方法”的发明专利，该专利公开了一种碳化钛基硬质合金制作方法，采用真空烧结法制作，将碳化钛粉、镍粉和钼粉一起进行湿磨，压坯通常于真空中在1400～1500℃下进行液相烧结；其特征在于，现在原材料的制备中将部分镍（Ni）加入碳化钛（TiC）粉体中，使得所述的碳化钛（TiC）粉体为含有碳化钛（TiC）与镍（Ni）固溶体的混合原料，在所述的碳化钛原料中含有体积百分比0.4%-6.7%的碳化钛（TiC）与镍（Ni）的固溶体。
2、专利号为CN201310174576.5， 名称为“一种碳化钛-碳化钨复合硬质合金”的发明专利，该专利公开了一种碳化钛-碳化钨复合硬质相硬质合金，包括作为硬质相的碳化钛合金-碳化钨合金混合物、作为粘结相的Fe3Al合金和Mo，其中碳化钨合金占硬质相质量百分比50%~90%；粒径为5~8μm；碳化钛合金占硬质相质量百分比10%~50%，粒径为1~3μm。Fe3Al合金占硬质合金的质量百分比为5.5%~15%，金属Mo占硬质合金的质量百分比为0.5%~1%。
3、专利号为CN201110256852.3， 名称为“一种以钴镍为粘结相的碳化钛-碳化钨基体轻质硬质合金及其制备方法”的发明专利，该专利公开了一种以钴镍为粘结相的碳化钛-碳化钨基体轻质硬质合金及其制备方法。含有如下重量比的成分：Ti17.24%-43.65%；Ni2.23%-9.68%；Co5.23%-10.51%；W27.37%-57.62%；C10.27%-13.87%。制备方法，包括如下步骤：
1、取按质量百分比计的组分：镍粉5-8%、钴粉5-8%、碳化钛粉30-40%、添加剂1%、碳化钨粉余量，将前述组分混合物加入球磨机中湿磨至粉末粒度为1-2μm，得混合料浆；其中添加剂为Cr3C2或TaC；
2、将上述混合料浆过滤、干燥后加入橡胶溶液，搅拌均匀后在90-110℃下真空干燥15-25分钟后过80目筛得混合物，将该混合物投入模具中于100-200MPa压力下成型，然后置于真空度1-5Pa，温度为1350℃-1410℃的条件下保温1-2小时得成品。
上述这些专利虽说都涉及到了碳化钛基硬质相硬质合金，其中也涉及到了一些碳化钛基硬质相硬质合金的改进，但是这些硬质合金的制作都是直接将粘结相和硬质相材料通过机械混合起来后就进行压制烧结的，而在实际的应用过程中发现，这样做很难改变碳化钛与粘结相之间的粘结性，粘结相对硬质相的润湿性不是很好，所以制作出来的硬质合金，要不就是硬度达到要求，但是脆性增加，强度达不到要求；要不就是硬度达不到要求，所以现在一般的碳化钛基硬质合金的强度一般只能做到1600MPa左右，这种强度尚不能满足现有许多硬质合金的要求，因此仍有必要加以改进。
发明内容
本发明的目的就是根据目前碳化钛基硬质合金所存在的问题，提出一种能既能有效提高硬质合金的硬度，又能保证硬质合金的强度的以碳化钛为主要成分的高强度硬质合金制作方法。
根据上述发明目的，本发明所提出的技术方案是：一种以碳化钛为主要成分的高强度硬质合金，以碳化钛为主体材料，加以部分碳化钨作为硬质相，与钴和镍的混合物作为粘结相混合在一起，制作出以碳化钛为主要成分的高强度硬质合金；各组份及重量份数配比如下：
碳化钛 55-70份
碳化钨 20-45份
钴 0-5份
镍 8-20份
钼 0-5份
碳化钒 0.01-0.5份
先将所有碳化钛与碳化钨混合制作成固溶体，并在制作固溶体过程中添加钼（Mo)，使得在制作固溶体的过程中金属钼变成碳化二钼，改善粘结相对硬质相的润湿性，再将碳化钛与碳化钨固溶体与粘结相和微量元素碳化钒混合，制成混合料；将混合料参胶后压制成型，最后烧结成型。
进一步地，所述的各组份及重量份数配比如下：
碳化钛 65-70份
碳化钨 20-35份
钴 1-3份
镍 10-20份
钼 0.05-0.5份
碳化钒 0.05-0.2份。
进一步地，所述的各组份及重量份数配比如下：
碳化钛 63份
碳化钨 27份
钴 2份
镍 8份
钼 0.5份
碳化钒 0.01份。
一种以碳化钛为主要成分的高强度硬质合金的制备方法，先将全部碳化钛与碳化钨混合制作成固溶体，并在制作固溶体过程中添加钼（Mo)，使得在制作固溶体的过程中金属钼变成碳化二钼，改善粘结相对硬质相的润湿性，再将碳化钛与碳化钨固溶体与粘结相和微量元素碳化钒混合，制成混合料；将混合料参胶后压制成型，最后烧结成型。
进一步地，所述的先将碳化钛与碳化钨混合制作成固溶体是将TiO2、WC、炭黑按一定比例的数量装入震动球磨机内，用直径15-40mm的高铬钢球为研磨载体，充分混合均匀；物料压紧装入石墨舟皿中，在碳管炉中进行高温碳化（约2200℃）。冷却后经球磨机破碎、震动过筛，制得TiC+WC固溶体。
进一步地，所述的在制作固溶体过程中添加钼（Mo)是在将TiO2、WC、炭黑按一定比例的数量装入震动球磨机内后，再加入钼（Mo)粉，并与TiO2、WC、炭黑一起研磨，充分混合均匀后，将物料压紧装入石墨舟皿中，在碳管炉中进行高温碳化（约2200℃）。冷却后经球磨机破碎、震动过筛，制得TiC+WC固溶体。
进一步地，所述的将碳化钛与碳化钨固溶体与粘结相和微量元素碳化钒混合是将固溶体、钴、镍和微量元素碳化钒按不同牌号的成分要求进行配料，装入可倾式湿磨机中，以酒精为介质，以硬质合金棒为研磨体进行研磨，根据不同的合金牌号，研磨时间48-96小时；然后进过干燥过筛制得混合料。
进一步地，所述的高强度硬质合金制备方法的具体步骤是：
1、固溶体制备：将TiO2、WC、炭黑按一定比例的数量装入震动球磨机内，用直径15-40mm的高铬钢球为研磨载体，充分混合均匀。物料压紧装入石墨舟皿中，在碳管炉中进行高温碳化（约2200℃）。冷却后经球磨机破碎、震动过筛，制得TiC+WC固溶体。
/2、混合料制备：将固溶体、钴、镍和其他微量元素按不同牌号的成分要求进行配料，装入可倾式湿磨机中，以酒精为介质，以硬质合金棒为研磨体进行研磨，根据不同的合金牌号，研磨时间48-96小时。然后进过干燥过筛制得混合料。
3、混合料掺胶（成型剂）：在螺旋混合器中将橡胶汽油溶液掺入混合料中。经过干燥过筛制成具有较好流动性的粉状或粒状混合料。
4、压制成型：将混合料装入模腔内，在压力机上将混合料压制成需要的形状和尺寸，并具有一定的密度和强度的硬质合金压坯。
5、制品烧结：将压坯装入石墨舟皿中，舟皿表面需要涂一层防止粘接的涂料。将舟皿和压坯装入氢气脱胶真空烧结一体炉中。炉内抽真空，真空度2Pa以内时，往炉内充氢气。然后送电升温，待压坯内成型剂排除干净后将氢气排出。抽真空，继续升温。在出现液相前进行保温，与常规硬质合金的烧结比较，保温时间略长。最终烧结温度1400-1480℃，保温60-90分钟。
6、冷却后出炉，合金表面进行喷砂处理。
本发明的优点在于：
本发明采取先制作TiC-WC固溶体，以固溶体的形式加入制作混合料，并在TiC-WC中还添加了少量的钼（Mo)，在制作固溶体的过程中金属钼变成碳化二钼。实际上是TiC-WC-Mo2C固溶体。其目的都是为了改善粘结相对硬质相的润湿性。这样在烧结时可以有效增加TiC-WC之间的粘结性能，从而提高硬质合金的强度。通过改善粘结相对TiC的润湿性，避免合金强度下降的问题。保持合金基本性能不下降的同时，降低材料成本，减轻产品的重量。合金基本成分TiC：55-70%；WC：20-40%，钴+镍：8-20%。以根据本发明配方配制的新牌号TW50为例，能完全达到常规牌号YG8的物理力学性能。硬度达到HRA88-89，抗弯强度1900-2100MPa。比重8.5g/cm3，同样的产品用新牌号TW50的用料量只有YG8的60%，而物理力学性能一致。目前已经通过原来的老客户试用了2000多kg，完全能替代YG8，满足使用要求。
其次，在本发明中钴镍粘结相中钴的比例极低，一般硬质合金的钴的比例应该在一半以上。我们甚至可以用纯镍做粘结相，而对合金强度的影响不会太大。而一般硬质合金如果用纯镍的话，合金强度将大幅度降低。用纯镍而不使用钴做粘结相是生产无磁合金的必要条件。而绝大部分的硬质合金密封环都要求无磁，同时目前钴粉的价格是220元/公斤，而镍是95元/公斤，可以大大降低生产成本。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明做进一步的描述。
实施例一
一种以碳化钛为主要成分的高强度硬质合金，以碳化钛为主体材料，加以部分碳化钨作为硬质相，与钴和镍的混合物作为粘结相混合在一起，制作出以碳化钛为主要成分的高强度硬质合金；各组份及重量份数配比如下：
碳化钛 55份
碳化钨 45份
钴 5份
镍 20份
钼 0.1份
碳化钒 0.01份
先将碳化钛与碳化钨混合制作成固溶体，并在制作固溶体过程中添加钼（Mo)，使得在制作固溶体的过程中金属钼变成碳化二钼，改善粘结相对硬质相的润湿性，再将碳化钛与碳化钨固溶体与粘结相和微量元素碳化钒混合，制成混合料；将混合料参胶后压制成型，最后烧结成型。
具体制作工艺如下：
1、固溶体制备：将TiO2、WC、炭黑按一定比例的数量装入震动球磨机内，用直径15-40mm的高铬钢球为研磨载体，充分混合均匀。物料压紧装入石墨舟皿中，在碳管炉中进行高温碳化（约2200℃）。冷却后经球磨机破碎、震动过筛，制得TiC+WC固溶体。
/2、混合料制备：将固溶体、钴、镍和其他微量元素按不同牌号的成分要求进行配料，装入可倾式湿磨机中，以酒精为介质，以硬质合金棒为研磨体进行研磨，根据不同的合金牌号，研磨时间48-96小时。然后进过干燥过筛制得混合料。
3、混合料掺胶（成型剂）：在螺旋混合器中将橡胶汽油溶液掺入混合料中。经过干燥过筛制成具有较好流动性的粉状或粒状混合料。
4、压制成型：将混合料装入模腔内，在压力机上将混合料压制成需要的形状和尺寸，并具有一定的密度和强度的硬质合金压坯。
5、制品烧结：将压坯装入石墨舟皿中，舟皿表面需要涂一层防止粘接的涂料。将舟皿和压坯装入氢气脱胶真空烧结一体炉中。炉内抽真空，真空度2Pa以内时，往炉内充氢气。然后送电升温，待压坯内成型剂排除干净后将氢气排出。抽真空，继续升温。在出现液相前进行保温，与常规硬质合金的烧结比较，保温时间要长，为80-100分钟。最终烧结温度1400-1480℃，保温60-90分钟。
6、冷却后出炉，合金表面进行喷砂处理。
实施例二
实施例二与实施例的原理基本一样，只是所选取的参数有所不同，为一种以碳化钛为主要成分的高强度硬质合金，以碳化钛为主体材料，加以部分碳化钨作为硬质相，与钴和镍的混合物作为粘结相混合在一起，制作出以碳化钛为主要成分的高强度硬质合金；各组份及重量份数配比如下：
碳化钛 70份
碳化钨 20份
钴 5份
镍 10份
钼 0.9份
碳化钒 0.3份
先将碳化钛与碳化钨混合制作成固溶体，并在制作固溶体过程中添加钼（Mo)，使得在制作固溶体的过程中金属钼变成碳化二钼，改善粘结相对硬质相的润湿性，再将碳化钛与碳化钨固溶体与粘结相和微量元素碳化钒混合，制成混合料；将混合料参胶后压制成型，最后烧结成型。
具体制作工艺如下：
1、固溶体制备：将TiO2、WC、炭黑按一定比例的数量装入震动球磨机内，用直径15-40mm的高铬钢球为研磨载体，充分混合均匀。物料压紧装入石墨舟皿中，在碳管炉中进行高温碳化（约2200℃）。冷却后经球磨机破碎、震动过筛，制得TiC+WC固溶体。
/2、混合料制备：将固溶体、钴、镍和其他微量元素按不同牌号的成分要求进行配料，装入可倾式湿磨机中，以酒精为介质，以硬质合金棒为研磨体进行研磨，根据不同的合金牌号，研磨时间48-96小时。然后进过干燥过筛制得混合料。
3、混合料掺胶（成型剂）：在螺旋混合器中将橡胶汽油溶液掺入混合料中。经过干燥过筛制成具有较好流动性的粉状或粒状混合料。
4、压制成型：将混合料装入模腔内，在压力机上将混合料压制成需要的形状和尺寸，并具有一定的密度和强度的硬质合金压坯。
5、制品烧结：将压坯装入石墨舟皿中，舟皿表面需要涂一层防止粘接的涂料。将舟皿和压坯装入氢气脱胶真空烧结一体炉中。炉内抽真空，真空度2Pa以内时，往炉内充氢气。然后送电升温，待压坯内成型剂排除干净后将氢气排出。抽真空，继续升温。在出现液相前进行保温，与常规硬质合金的烧结比较，保温时间要长，为80-100分钟。最终烧结温度1400-1480℃，保温60-90分钟。
6、冷却后出炉，合金表面进行喷砂处理。
实施例三
实施例三与实施例的原理基本一样，只是所选取的参数有所不同，为一种以碳化钛为主要成分的高强度硬质合金，以碳化钛为主体材料，加以部分碳化钨作为硬质相，与钴和镍的混合物作为粘结相混合在一起，制作出以碳化钛为主要成分的高强度硬质合金；各组份及重量份数配比如下：
碳化钛 63份
碳化钨 27份
钴 2份
镍 8份
碳化钒 0.05份。
先将碳化钛与碳化钨混合制作成固溶体，并在制作固溶体过程中添加钼（Mo)，使得在制作固溶体的过程中金属钼变成碳化二钼，改善粘结相对硬质相的润湿性，再将碳化钛与碳化钨固溶体与粘结相和微量元素碳化钒混合，制成混合料；将混合料参胶后压制成型，最后烧结成型。
具体制作工艺如下：
1、固溶体制备：将TiO2、WC、炭黑按一定比例的数量装入震动球磨机内，用直径15-40mm的高铬钢球为研磨载体，充分混合均匀。物料压紧装入石墨舟皿中，在碳管炉中进行高温碳化（约2200℃）。冷却后经球磨机破碎、震动过筛，制得TiC+WC固溶体。
/2、混合料制备：将固溶体、钴、镍和其他微量元素按不同牌号的成分要求进行配料，装入可倾式湿磨机中，以酒精为介质，以硬质合金棒为研磨体进行研磨，根据不同的合金牌号，研磨时间48-96小时。然后进过干燥过筛制得混合料。
3、混合料掺胶（成型剂）：在螺旋混合器中将橡胶汽油溶液掺入混合料中。经过干燥过筛制成具有较好流动性的粉状或粒状混合料。
4、压制成型：将混合料装入模腔内，在压力机上将混合料压制成需要的形状和尺寸，并具有一定的密度和强度的硬质合金压坯。
5、制品烧结：将压坯装入石墨舟皿中，舟皿表面需要涂一层防止粘接的涂料。将舟皿和压坯装入氢气脱胶真空烧结一体炉中。炉内抽真空，真空度2Pa以内时，往炉内充氢气。然后送电升温，待压坯内成型剂排除干净后将氢气排出。抽真空，继续升温。在出现液相前进行保温，与常规硬质合金的烧结比较，保温时间要长，为80-100分钟。最终烧结温度1400-1480℃，保温60-90分钟。
6、冷却后出炉，合金表面进行喷砂处理。
实施例四
实施例四与实施例的原理基本一样，只是所选取的组分和配比有所不同，为一种以碳化钛为主要成分的高强度硬质合金，以碳化钛为主体材料，加以部分碳化钨作为硬质相，与钴和镍的混合物作为粘结相混合在一起，制作出以碳化钛为主要成分的高强度硬质合金；各组份及重量份数配比如下：
碳化钛 65份
碳化钨 32份
镍 20份
钼 5份
碳化钒 0.01份。
先将碳化钛与碳化钨混合制作成固溶体，并在制作固溶体过程中添加钼（Mo)，使得在制作固溶体的过程中金属钼变成碳化二钼，改善粘结相对硬质相的润湿性，再将碳化钛与碳化钨固溶体与粘结相和微量元素碳化钒混合，制成混合料；将混合料参胶后压制成型，最后烧结成型。
具体制作工艺如下：
1、固溶体制备：将TiO2、WC、炭黑按一定比例的数量装入震动球磨机内，用直径15-40mm的高铬钢球为研磨载体，充分混合均匀。物料压紧装入石墨舟皿中，在碳管炉中进行高温碳化（约2200℃）。冷却后经球磨机破碎、震动过筛，制得TiC+WC固溶体。
/2、混合料制备：将固溶体、钴、镍和其他微量元素按不同牌号的成分要求进行配料，装入可倾式湿磨机中，以酒精为介质，以硬质合金棒为研磨体进行研磨，根据不同的合金牌号，研磨时间48-96小时。然后进过干燥过筛制得混合料。
3、混合料掺胶（成型剂）：在螺旋混合器中将橡胶汽油溶液掺入混合料中。经过干燥过筛制成具有较好流动性的粉状或粒状混合料。
4、压制成型：将混合料装入模腔内，在压力机上将混合料压制成需要的形状和尺寸，并具有一定的密度和强度的硬质合金压坯。
5、制品烧结：将压坯装入石墨舟皿中，舟皿表面需要涂一层防止粘接的涂料。将舟皿和压坯装入氢气脱胶真空烧结一体炉中。炉内抽真空，真空度2Pa以内时，往炉内充氢气。然后送电升温，待压坯内成型剂排除干净后将氢气排出。抽真空，继续升温。在出现液相前进行保温，与常规硬质合金的烧结比较，保温时间要长，为80-100分钟。最终烧结温度1400-1480℃，保温60-90分钟。
6、冷却后出炉，合金表面进行喷砂处理。
以上实施例只是为了说明本发明，所列举的一些较优选具体实施方式，本领域技术人员在本技术方案范围内进行的通常变化和替换应包含在本发明的保护范围内。
通过上述实施例可以看出，本发明涉及一种以碳化钛为主要成分的高强度硬质合金的制备方法，先将碳化钛与碳化钨混合制作成固溶体，并在制作固溶体过程中添加钼（Mo)，使得在制作固溶体的过程中金属钼变成碳化二钼，改善粘结相对硬质相的润湿性，再将碳化钛与碳化钨固溶体与粘结相和微量元素碳化钒混合，制成混合料；将混合料参胶后压制成型，最后烧结成型。
进一步地，所述的先将碳化钛与碳化钨混合制作成固溶体是将TiO2、WC、炭黑按一定比例的数量装入震动球磨机内，用直径15-40mm的高铬钢球为研磨载体，充分混合均匀；物料压紧装入石墨舟皿中，在碳管炉中进行高温碳化（约2200℃）。冷却后经球磨机破碎、震动过筛，制得TiC+WC固溶体。
进一步地，所述的在制作固溶体过程中添加钼（Mo)是在将TiO2、WC、炭黑按一定比例的数量装入震动球磨机内后，再加入钼（Mo)粉，并与TiO2、WC、炭黑一起研磨，充分混合均匀后，将物料压紧装入石墨舟皿中，在碳管炉中进行高温碳化（约2200℃）。冷却后经球磨机破碎、震动过筛，制得TiC+WC固溶体。
进一步地，所述的将碳化钛与碳化钨固溶体与粘结相和微量元素碳化钒混合是将固溶体、钴、镍和微量元素碳化钒按不同牌号的成分要求进行配料，装入可倾式湿磨机中，以酒精为介质，以硬质合金棒为研磨体进行研磨，根据不同的合金牌号，研磨时间48-96小时；然后进过干燥过筛制得混合料。
本发明的优点在于：本发明采取先制作TiC-WC固溶体，以固溶体的形式加入制作混合料，并在TiC-WC中还添加了少量的钼（Mo)，在制作固溶体的过程中金属钼变成碳化二钼。实际上是TiC-WC-Mo2C固溶体。其目的都是为了改善粘结相对硬质相的润湿性。这样在烧结时可以有效增加TiC-WC之间的粘结性能，从而提高硬质合金的强度。通过改善粘结相对TiC的润湿性，避免合金强度下降的问题。保持合金基本性能不下降的同时，降低材料成本，减轻产品的重量。合金基本成分TiC：55-70%；WC：20-40%，钴+镍：8-20%。以根据本发明配方配制的新牌号TW50为例，能完全达到常规牌号YG8的物理力学性能。硬度达到HRA88-89，抗弯强度1900-2100MPa。比重8.5g/cm3，同样的产品用新牌号TW50的用料量只有YG8的60%，而物理力学性能一致。目前已经通过原来的老客户试用了2000多kg，完全能替代YG8，满足使用要求。
其次，在本发明中钴镍粘结相中钴的比例极低，一般硬质合金的钴的比例应该在一半以上。我们甚至可以用纯镍做粘结相，而对合金强度的影响不会太大。而一般硬质合金如果用纯镍的话，合金强度将大幅度降低。用纯镍而不使用钴做粘结相是生产无磁合金的必要条件。而绝大部分的硬质合金密封环都要求无磁，同时目前钴粉的价格是220元/公斤，而镍是95元/公斤，可以大大降低生产成本。

Claims (8)

1.一种以碳化钛为主要成分的高强度硬质合金，其特征在于：以碳化钛为主体材料，加以部分碳化钨作为硬质相，与钴和镍的混合物作为粘结相混合在一起，制作出以碳化钛为主要成分的高强度硬质合金；各组份及重量份数配比如下：
碳化钛 55-70份
碳化钨 20-45份
钴 0-5份
镍 8-20份
钼 0-5份
碳化钒 0.01-0.5份
先将碳化钛与碳化钨混合制作成固溶体，并在制作固溶体过程中添加钼（Mo)，使得在制作固溶体的过程中金属钼变成碳化二钼，改善粘结相对硬质相的润湿性，再将碳化钛与碳化钨固溶体与粘结相和微量元素碳化钒混合，制成混合料；将混合料参胶后压制成型，最后烧结成型。
2.如权利要求1所述的以碳化钛为主要成分的高强度硬质合金，其特征在于：所述的各组份及重量份数配比如下：
碳化钛 65-70份
碳化钨 20-35份
钴 1-3份
镍 10-20份
钼 0.05-0.5份
碳化钒 0.05-0.2份。
3.如权利要求1所述的以碳化钛为主要成分的高强度硬质合金，其特征在于：所述的各组份及重量份数配比如下：
碳化钛 63份
碳化钨 27份
钴 2份
镍 8份
钼 0.05份
碳化钒 0.01份。
4.一种以碳化钛为主要成分的高强度硬质合金的制备方法，先将碳化钛与碳化钨混合制作成固溶体，并在制作固溶体过程中添加钼（Mo)，使得在制作固溶体的过程中金属钼变成碳化二钼，改善粘结相对硬质相的润湿性，再将碳化钛与碳化钨固溶体与粘结相和微量元素碳化钒混合，制成混合料；将混合料参胶后压制成型，最后烧结成型。
5.如权利要求4所述的以碳化钛为主要成分的高强度硬质合金的制备方法，其特征在于：所述的先将碳化钛与碳化钨混合制作成固溶体是将TiO2、WC、炭黑按一定比例的数量装入震动球磨机内，用直径15-40mm的高铬钢球为研磨载体，充分混合均匀；物料压紧装入石墨舟皿中，在碳管炉中进行高温碳化（约2200℃）；冷却后经球磨机破碎、震动过筛，制得TiC+WC固溶体。
6.如权利要求4所述的以碳化钛为主要成分的高强度硬质合金的制备方法，其特征在于：所述的在制作固溶体过程中添加钼（Mo)是在将TiO2、WC、炭黑按一定比例的数量装入震动球磨机内后，再加入钼（Mo)粉，并与TiO2、WC、炭黑一起研磨，充分混合均匀后，将物料压紧装入石墨舟皿中，在碳管炉中进行高温碳化（约2200℃）；冷却后经球磨机破碎、震动过筛，制得TiC+WC固溶体。
7.如权利要求4所述的以碳化钛为主要成分的高强度硬质合金的制备方法，其特征在于：所述的将碳化钛与碳化钨固溶体与粘结相和微量元素碳化钒混合是将固溶体、钴、镍和微量元素碳化钒按不同牌号的成分要求进行配料，装入可倾式湿磨机中，以酒精为介质，以硬质合金棒为研磨体进行研磨，根据不同的合金牌号，研磨时间48-96小时；然后进过干燥过筛制得混合料。
8.如权利要求4所述的以碳化钛为主要成分的高强度硬质合金的制备方法，其特征在于：所述的高强度硬质合金制备方法的具体步骤是：
1）固溶体制备：将TiO2、WC、炭黑按一定比例的数量装入震动球磨机内，用直径15-40mm的高铬钢球为研磨载体，充分混合均匀；物料压紧装入石墨舟皿中，在碳管炉中进行高温碳化（约2200℃）；冷却后经球磨机破碎、震动过筛，制得TiC+WC固溶体；
2）混合料制备：将固溶体、钴、镍和其他微量元素按不同牌号的成分要求进行配料，装入可倾式湿磨机中，以酒精为介质，以硬质合金棒为研磨体进行研磨，根据不同的合金牌号，研磨时间48-96小时；然后进过干燥过筛制得混合料；
3）混合料掺胶（成型剂）：在螺旋混合器中将橡胶汽油溶液掺入混合料中；经过干燥过筛制成具有较好流动性的粉状或粒状混合料；
4）压制成型：将混合料装入模腔内，在压力机上将混合料压制成需要的形状和尺寸，并具有一定的密度和强度的硬质合金压坯；
5）制品烧结：将压坯装入石墨舟皿中，舟皿表面需要涂一层防止粘接的涂料；将舟皿和压坯装入氢气脱胶真空烧结一体炉中；炉内抽真空，真空度2Pa以内时，往炉内充氢气；然后送电升温，待压坯内成型剂排除干净后将氢气排出；抽真空，继续升温；在出现液相前进行保温，与常规硬质合金的烧结比较，保温时间略长；最终烧结温度1400-1480℃，保温60-90分钟；
6）冷却后出炉，合金表面进行喷砂处理。
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