CN108118230A - 一种硬质合金及其制备方法 - Google Patents

一种硬质合金及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108118230A
CN108118230A CN201711406399.3A CN201711406399A CN108118230A CN 108118230 A CN108118230 A CN 108118230A CN 201711406399 A CN201711406399 A CN 201711406399A CN 108118230 A CN108118230 A CN 108118230A
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder
mixed
wet
coarse
grained
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201711406399.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108118230B (zh
Inventor
龙坚战
陆必志
夏艳萍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhuzhou Cemented Carbide Group Co Ltd
Original Assignee
Zhuzhou Cemented Carbide Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhuzhou Cemented Carbide Group Co Ltd filed Critical Zhuzhou Cemented Carbide Group Co Ltd
Priority to CN201711406399.3A priority Critical patent/CN108118230B/zh
Publication of CN108118230A publication Critical patent/CN108118230A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108118230B publication Critical patent/CN108118230B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C29/00Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/02Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
    • C22C29/06Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds
    • C22C29/08Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds based on tungsten carbide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/05Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
    • B22F1/052Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles characterised by a mixture of particles of different sizes or by the particle size distribution
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/05Mixtures of metal powder with non-metallic powder
    • C22C1/051Making hard metals based on borides, carbides, nitrides, oxides or silicides; Preparation of the powder mixture used as the starting material therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C29/00Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/02Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
    • C22C29/06Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds
    • C22C29/067Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds comprising a particular metallic binder

Abstract

本发明提供一种硬质合金及其制备方法,该硬质合金包括WC硬质相和粘结相,所述WC硬质相中粗晶粒WC和细晶粒WC共存且均匀分布,所述粗晶粒WC为板条状且粗晶粒WC的长宽比大于3:1;所述粘结相为Co+Ni3Al。本发明的硬质合金在保持硬度的前提下,提高了合金的韧性,且合金的高温综合性能优异。

Description

一种硬质合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及粉末冶金技术领域,尤其是涉及一种硬质合金及其制备方法。
背景技术
硬质合金由于其高强度、高硬度、高耐磨性和高红硬性,被广泛地用作切削刀具、矿山工具和耐磨零件等。现有的硬质合金材料主要是由基体WC和粘结相Co金属组成。由于Co对WC的润湿性好使其室温综合力学性能好,但Co属于战略资源,价格较为昂贵,且其在高温条件下容易出现软化、氧化、高温腐蚀等情况使得普通硬质合金材料在高温条件下出现易磨损而出现失效的情况。因而,在一定程度上限制了以Co作为粘结相的硬质合金的应用。
而金属间化合物Ni3Al是镍基耐热合金的重要强化组元(即γ′相),在抗氧化、耐腐蚀、防渗碳和耐磨方面具有优越性。尤为突出的是,在800℃以下,Ni3Al强度随温度升高不是连续下降,而是先随温度的升高而升高,到达一定的高温后再下降,即屈服强度在峰值温度以下具有正温度效应,它可使耐热合金得到强化并提高其耐磨性。由于Ni3Al金属间化合物具有较高的高温强度、蠕变抗力和高的比强度,且Ni3Al对WC、TiC的润湿性与Co相当。因此,以Ni3Al对WC-Co硬质合金的Co粘结相进行强化后,可使合金性能在保持高强度、高韧性的前提下,提高合金的高温综合性能。
WC晶体具有P6m2晶体结构。晶胞尺寸a=0.2906nm,c=0.2837nm,其中c/a=0.976。碳原子在晶胞的轴对称(1/3,2/3,1/2)的位置,如图1所示。由于碳原子的轴对称位置把棱柱面分成两种惯习面,这两种惯习面上的原子的排列方式不同。WC晶体含有三个致密的晶面,即{0001}和两个棱柱面{1010}与{0110},如图1所示。由于两种棱柱惯习面上具有不同的数量的W-C键,因而两个棱柱惯习面对碳原子具有不同的亲和力。与碳原子具有更强亲和力的惯习面在饱和碳气氛条件下会发生优先生长,充分生长后最终消失而形成截三棱柱形状。在{1010}惯习面上,每个W原子仅形成两个W-C键,而在{0110}惯习面上,每个W原子形成四个W-C键。这使得{1010}惯习面上的表面能高于{0110}惯习面。因而,在烧结过程中,WC晶粒发生优先生长形成截三棱柱形状。不同形貌的WC晶粒对合金的性能有影响,主要体现在WC晶粒的{0001}基面硬度为棱柱面{10-10}硬度的两倍,而不同形貌WC晶粒的{0001}基面和棱柱面{10-10}的面积比是不同的,从而影响合金的硬度和耐磨性。
然而,现有技术中的硬质合金的制备方法,均存在一定的问题。
CN1990888A公开了一种纤维状WC晶体的钨钴硬质合金的制造方法,其采用纳米晶的W(Co,C)超饱和固溶体粉末为原料,通过对相变过程的控制,原位生产纤维状WC晶体或WC晶须,达到纤维增强和增韧的效果。通过对相变过程的控制,导致纳米晶WC晶粒发生一维优先长大,形成WC纤维状晶体或WC晶须,抑制了纳米WC晶粒的三维粗化。钨钴硬质合金(YG)中生成的WC纤维状晶体或WC晶须可以发挥纤维或晶须对合金的强化和韧化(即阻止裂纹的扩展),YG合金的综合力学性能可望得到大幅度改善。
然而,在该YG合金的制造方法中,由于纳米超饱和固溶粉末原材料昂贵,且制造中相变过程难以控制,从而导致该种制造方法并保证硬质合金产品的一致性和稳定性,且量产成本较高。
CN102912206A公开了一种制造粗晶粒WC硬质合金的方法,选取粗晶WC为原料的基础上,先将配比中粗晶WC重量的5-15%进行充分研磨,以获得活性高的细晶WC,然后将配比中其余WC和Co粉加入球磨机中,调整湿磨工艺参数,使剩余的WC与Co在混合均匀的情况下,避免过度破碎WC晶粒,通过在烧结过程中活性高的细晶WC的溶解—析出现象,使产品收缩完全致密,同时合金中WC晶粒进一步长大,从而制备出晶粒度达4.0-8.0μm的高性能粗晶硬质合金的方法。
然而,在该粗晶粒碳化钨硬质合金的制造方法中,少量粗晶WC在预磨中被充分破碎成细晶WC并完全溶解在粘结相中,在其后的烧结过程中会促进其他粗颗粒WC的长大,实际最终的合金中细晶WC基本被完全消耗掉,从而影响了合金硬度和耐磨性。
CN104611598A公开了一种具有WC晶粒特征晶面取向分布的硬质合金制备方法,以钨氧化物、钴氧化物和碳材料的混合物为原料,在较低的温度下制备出含有缺碳相成分的WC-Co复合粉末,将制备的复合粉末置于可以施加烧结压力的烧结系统中对粉末进行原位反应烧结致密化,制备出具有WC晶粒特征晶面取向分布的硬质合金块体材料。
然而,在该硬质合金的制造方法中,工艺复杂,对缺碳相的控制较为严格。
CN102433488A公开了一种硬质合金、用该硬质合金制成的辊环及该辊环的制备方法。该硬质合金虽然具有优异的高温抗氧化性和抗腐蚀性能以及抗热疲劳性能,但该硬质合金的断裂韧性并没有达到比较好的状态。
CN102383021A公开了一种Ni3Al强化Co粘结相的增韧增强的硬质合金,该硬质合金虽然采用了Ni3Al对Co粘结相进行强化,使得合金的高温综合性能得到了提升,但该硬质合金的断裂韧性仍有较大的提升空间。
发明内容
针对现有技术中所存在的上述技术问题,本发明提出了一种硬质合金,该种硬质合金中粗晶粒WC和细晶粒WC共存且均匀分布,粗晶粒WC为板条状且粗晶粒WC的长宽比大于3:1,该种硬质合金可以在不影响硬度的同时,提高合金的断裂韧性。同时,本发明还提供了该种硬质合金的制备方法,通过预先制备WC+Ni3Al粉末,以Ni3Al对硬质合金Co粘结相进行强化后,可使硬质合金在保持高强度、高韧性的前提下,提高合金的高温性能。
根据本发明的一方面,提供了一种硬质合金,所述硬质合金成分包括:
WC硬质相,所述WC硬质相中粗晶粒WC和细晶粒WC共存且均匀分布,所述粗晶粒WC为板条状且粗晶粒WC的长宽比大于3:1;
粘结相,所述粘结相为Co+Ni3Al。
根据本发明的另一方面,提供了一种制备上述硬质合金的方法,包括以下步骤:
S1、制备WC+Ni3Al预合金粉末;
S2、将粗颗粒WC粉末、细颗粒WC粉末、Co粉和WC+Ni3Al预合金粉末进行混合得到混合粉末,并将所述混合粉末进行湿磨得到均匀细化的湿磨混合料;
S3、将所述湿磨混合料进行干燥处理;
S4、将干燥处理后的湿磨混合料冷压成坯,并进行液相烧结,然后随炉冷却至室温。
优选地,所述粗颗粒WC粉末、细颗粒WC粉末和Co粉分别占所述混合粉末的重量百分比为30%~50%、3~5%、和16%~20%,余量为WC+Ni3Al预合金粉末。
优选地,所述WC+Ni3Al预合金粉末中Ni3Al的重量百分比为20%。
优选地,所述粗颗粒WC粉末的平均粒径为4.0~10.0微米,所述细颗粒WC粉末的平均粒径为0.8~1.2微米,所述WC+Ni3Al预合金粉末中的WC颗粒的平均粒径为0.8~1.2微米。
优选地,所述混合粉末的湿磨时间为24~48小时。
优选地,所述液相烧结的烧结温度为1420℃~1500℃,所述液相烧结的保温时间为1小时~3小时。
优选地,所述湿磨混合料采用真空干燥箱进行干燥处理。
优选地,所述步骤S1具体包括:
S11、按镍-铝金属间化合物Ni3Al的成份比例,把镍粉、铝粉和WC粉末混合均匀;
S12、将混合均匀后的镍粉、铝粉和WC粉末在非氧化性气氛下进行加热并保温,然后自然冷却,得到WC+Ni3Al预合金粉末。
优选地,所述步骤S1还包括:将所述WC+Ni3Al预合金粉末进行碾磨过筛处理,以避免得到平均粒度过大的WC+Ni3Al预合金粉末。
本发明所述的硬质合金中粗晶粒WC和细晶粒WC共存且均匀分布,粗晶粒WC为板条状且粗晶粒WC的长宽比大于3:1,在该硬质合金中,由于采用了Ni3Al对Co粘结相进行强化,可使合金在保持高强度、高韧性的前提下,提高合金的高温综合性能。同时,本发明还提供了该种硬质合金的制备方法,通过预先制备WC+Ni3Al预合金粉末,以Ni3Al对硬质合金Co粘结相进行强化后,可使硬质合金在保持高强度、高韧性的前提下,提高合金的高温性能。
附图说明
下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述。
图1是碳化钨晶体的晶胞结构示意图。
图2是根据本发明的实施例所述的硬质合金的制备方法流程图。
图3是根据本发明的实施例所述的硬质合金的显微组织图。
图4是根据本发明制备的硬质合金与现有技术制备的硬质合金的断裂韧性对比图。
在附图中,相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步说明。
实施例1:
按照图2所示流程,制备WC+Ni3Al预合金粉末,其中WC+Ni3Al预合金粉末中,WC粉末的平均粒度为0.8~1.2微米。在制备WC+Ni3Al预合金粉末的过程中,按镍-铝金属间化合物Ni3Al的成份比例,把镍粉、铝粉和WC粉末混合均匀,将混合均匀后的镍粉、铝粉和WC粉末在非氧化性气氛下进行加热并保温,然后自然冷却,得到WC+Ni3Al预合金粉末。可以将所述WC+Ni3Al预合金粉末进行碾磨过筛处理,以避免得到平均粒度过大的WC+Ni3Al预合金粉末。
然后将平均粒度为4.0~10.0微米的粗颗粒WC粉末、平均粒度为0.8~1.2微米的细颗粒WC粉末、Co粉和WC+Ni3Al预合金粉末进行混合得到混合粉末。其中,粗颗粒WC粉末、细颗粒WC粉末和Co粉分别占所述混合粉末的重量百分比为30%、3%、和20%,余量为WC+Ni3Al预合金粉末。其中,WC+Ni3Al预合金粉末中,Ni3Al的重量百分比为20%。
得到混合粉末后,将所述混合粉末进行湿磨24小时,得到均匀细化的湿磨混合料。将湿磨混合料放进真空干燥箱中进行干燥处理1小时~3小时。干燥处理后,将湿磨混合料冷压成坯。并将坯体采用真空烧结炉进行液相烧结,烧结温度为1420℃,保温时间为3小时,然后随炉冷却至室温。
按照上述方法制备烧结后获得包括WC硬质相和Ni3Al强化粘结相的硬质合金。该硬质合金的典型显微结构如图3所示,WC硬质相中粗晶粒WC和细晶粒WC共存且均匀分布,粗晶粒WC为板条状且粗晶粒WC的长宽比大于3:1。该硬质合金中,由于采用了镍-铝间金属化合物Ni3Al对Co粘结相进行强化,可使合金在保持高强度、高韧性的前提下,提高合金的高温综合性能。并且,由于预先制备了WC+Ni3Al预合金粉末,并以不同粒度的WC粉末进行混合烧结,不但避免了烧结过程中Ni和Al原位合成的难控制,并且保证了生成的硬质合金中粗晶粒WC和细晶粒WC共存且均匀分布,可以在不影响硬度的同时,提高合金的断裂韧性。
实施例2:
按照图2所示流程,制备WC+Ni3Al预合金粉末,具体操作参见实施例1部分。将平均粒度为4.0~10.0微米的粗颗粒WC粉末、平均粒度为0.8~1.2微米的细颗粒WC粉末、Co粉和WC+Ni3Al预合金粉末进行混合得到混合粉末。其中,粗颗粒WC粉末、细颗粒WC粉末和Co粉分别占所述混合粉末的重量百分比为40%、4%、和18%,余量为WC+Ni3Al预合金粉末。其中,WC+Ni3Al预合金粉末中,Ni3Al的重量百分比为20%。
得到混合粉末后,将所述混合粉末进行湿磨36小时,得到均匀细化的湿磨混合料。将湿磨混合料放进真空干燥箱中进行干燥处理1小时~3小时。干燥处理后,将湿磨混合料冷压成坯。并将坯体采用真空烧结炉进行液相烧结,烧结温度为1460℃,保温时间为2小时,然后随炉冷却至室温。
按照上述方法制备烧结后获得包括WC硬质相和Ni3Al强化粘结相的硬质合金,WC硬质相中粗晶粒WC和细晶粒WC共存且均匀分布,粗晶粒WC为板条状且粗晶粒WC的长宽比大于3:1。
实施例3:
按照图2所示流程,制备WC+Ni3Al预合金粉末,具体操作参见实施例1部分。将平均粒度为4.0~10.0微米的粗颗粒WC粉末、平均粒度为0.8~1.2微米的细颗粒WC粉末、Co粉和WC+Ni3Al预合金粉末进行混合得到混合粉末。其中,粗颗粒WC粉末、细颗粒WC粉末和Co粉分别占所述混合粉末的重量百分比为50%、5%、和16%,余量为WC+Ni3Al预合金粉末。其中,WC+Ni3Al预合金粉末中,Ni3Al的重量百分比为20%。
得到混合粉末后,将所述混合粉末进行湿磨48小时,得到均匀细化的湿磨混合料。将湿磨混合料放进真空干燥箱中进行干燥处理1小时~3小时。干燥处理后,将湿磨混合料冷压成坯。并将坯体采用真空烧结炉进行液相烧结,烧结温度为1500℃,保温时间为1小时,然后随炉冷却至室温。
按照上述方法制备烧结后获得包括WC硬质相和Ni3Al强化粘结相的硬质合金,WC硬质相中粗晶粒WC和细晶粒WC共存且均匀分布,粗晶粒WC为板条状且粗晶粒WC的长宽比大于3:1。
实施例4:
按照图2所示流程,制备WC+Ni3Al预合金粉末,具体操作参见实施例1部分。将平均粒度为4.0~10.0微米的粗颗粒WC粉末、平均粒度为0.8~1.2微米的细颗粒WC粉末、Co粉和WC+Ni3Al预合金粉末进行混合得到混合粉末。其中,粗颗粒WC粉末、细颗粒WC粉末和Co粉分别占所述混合粉末的重量百分比为30%、3%、和18%,余量为WC+Ni3Al预合金粉末。其中,WC+Ni3Al预合金粉末中,Ni3Al的重量百分比为20%。
得到混合粉末后,将所述混合粉末进行湿磨36小时,得到均匀细化的湿磨混合料。将湿磨混合料放进真空干燥箱中进行干燥处理1小时~3小时。干燥处理后,将湿磨混合料冷压成坯。并将坯体采用真空烧结炉进行液相烧结,烧结温度为1460℃,保温时间为2小时,然后随炉冷却至室温。
按照上述方法制备烧结后获得包括WC硬质相和Ni3Al强化粘结相的硬质合金,WC硬质相中粗晶粒WC和细晶粒WC共存且均匀分布,粗晶粒WC为板条状且粗晶粒WC的长宽比大于3:1。
实施例5:
按照图2所示流程,制备WC+Ni3Al预合金粉末,具体操作参见实施例1部分。将平均粒度为4.0~10.0微米的粗颗粒WC粉末、平均粒度为0.8~1.2微米的细颗粒WC粉末、Co粉和WC+Ni3Al预合金粉末进行混合得到混合粉末。其中,粗颗粒WC粉末、细颗粒WC粉末和Co粉分别占所述混合粉末的重量百分比为40%、4%、和16%,余量为WC+Ni3Al预合金粉末。其中,WC+Ni3Al预合金粉末中,Ni3Al的重量百分比为20%。
得到混合粉末后,将所述混合粉末进行湿磨48小时,得到均匀细化的湿磨混合料。将湿磨混合料放进真空干燥箱中进行干燥处理1小时~3小时。干燥处理后,将湿磨混合料冷压成坯。并将坯体采用真空烧结炉进行液相烧结,烧结温度为1500℃,保温时间为1小时,然后随炉冷却至室温。
按照上述方法制备烧结后获得包括WC硬质相和Ni3Al强化粘结相的硬质合金,WC硬质相中粗晶粒WC和细晶粒WC共存且均匀分布,粗晶粒WC为板条状且粗晶粒WC的长宽比大于3:1。
实施例6:
按照图2所示流程,制备WC+Ni3Al预合金粉末,具体操作参见实施例1部分。将平均粒度为4.0~10.0微米的粗颗粒WC粉末、平均粒度为0.8~1.2微米的细颗粒WC粉末、Co粉和WC+Ni3Al预合金粉末进行混合得到混合粉末。其中,粗颗粒WC粉末、细颗粒WC粉末和Co粉分别占所述混合粉末的重量百分比为50%、5%、和20%,余量为WC+Ni3Al预合金粉末。其中,WC+Ni3Al预合金粉末中,Ni3Al的重量百分比为20%。
得到混合粉末后,将所述混合粉末进行湿磨24小时,得到均匀细化的湿磨混合料。将湿磨混合料放进真空干燥箱中进行干燥处理1小时~3小时。干燥处理后,将湿磨混合料冷压成坯。并将坯体采用真空烧结炉进行液相烧结,烧结温度为1420℃,保温时间为3小时,然后随炉冷却至室温。
按照上述方法制备烧结后获得包括WC硬质相和Ni3Al强化粘结相的硬质合金,WC硬质相中粗晶粒WC和细晶粒WC共存且均匀分布,粗晶粒WC为板条状且粗晶粒WC的长宽比大于3:1。
实施例7:
按照图2所示流程,制备WC+Ni3Al预合金粉末,具体操作参见实施例1部分。将平均粒度为4.0~10.0微米的粗颗粒WC粉末、平均粒度为0.8~1.2微米的细颗粒WC粉末、Co粉和WC+Ni3Al预合金粉末进行混合得到混合粉末。其中,粗颗粒WC粉末、细颗粒WC粉末和Co粉分别占所述混合粉末的重量百分比为30%、3%、和16%,余量为WC+Ni3Al预合金粉末。其中,WC+Ni3Al预合金粉末中,Ni3Al的重量百分比为20%。
得到混合粉末后,将所述混合粉末进行湿磨48小时,得到均匀细化的湿磨混合料。将湿磨混合料放进真空干燥箱中进行干燥处理1小时~3小时。干燥处理后,将湿磨混合料冷压成坯。并将坯体采用真空烧结炉进行液相烧结,烧结温度为1500℃,保温时间为1小时,然后随炉冷却至室温。
按照上述方法制备烧结后获得包括WC硬质相和Ni3Al强化粘结相的硬质合金,WC硬质相中粗晶粒WC和细晶粒WC共存且均匀分布,粗晶粒WC为板条状且粗晶粒WC的长宽比大于3:1。
实施例8:
按照图2所示流程,制备WC+Ni3Al预合金粉末,具体操作参见实施例1部分。将平均粒度为4.0~10.0微米的粗颗粒WC粉末、平均粒度为0.8~1.2微米的细颗粒WC粉末、Co粉和WC+Ni3Al预合金粉末进行混合得到混合粉末。其中,粗颗粒WC粉末、细颗粒WC粉末和Co粉分别占所述混合粉末的重量百分比为40%、4%、和20%,余量为WC+Ni3Al预合金粉末。其中,WC+Ni3Al预合金粉末中,Ni3Al的重量百分比为20%。
得到混合粉末后,将所述混合粉末进行湿磨24小时,得到均匀细化的湿磨混合料。将湿磨混合料放进真空干燥箱中进行干燥处理1小时~3小时。干燥处理后,将湿磨混合料冷压成坯。并将坯体采用真空烧结炉进行液相烧结,烧结温度为1420℃,保温时间为3小时,然后随炉冷却至室温。
按照上述方法制备烧结后获得包括WC硬质相和Ni3Al强化粘结相的硬质合金,WC硬质相中粗晶粒WC和细晶粒WC共存且均匀分布,粗晶粒WC为板条状且粗晶粒WC的长宽比大于3:1。
实施例9:
按照图2所示流程,制备WC+Ni3Al预合金粉末,具体操作参见实施例1部分。将平均粒度为4.0~10.0微米的粗颗粒WC粉末、平均粒度为0.8~1.2微米的细颗粒WC粉末、Co粉和WC+Ni3Al预合金粉末进行混合得到混合粉末。其中,粗颗粒WC粉末、细颗粒WC粉末和Co粉分别占所述混合粉末的重量百分比为50%、5%、和18%,余量为WC+Ni3Al预合金粉末。其中,WC+Ni3Al预合金粉末中,Ni3Al的重量百分比为20%。
得到混合粉末后,将所述混合粉末进行湿磨36小时,得到均匀细化的湿磨混合料。将湿磨混合料放进真空干燥箱中进行干燥处理1小时~3小时。干燥处理后,将湿磨混合料冷压成坯。并将坯体采用真空烧结炉进行液相烧结,烧结温度为1460℃,保温时间为2小时,然后随炉冷却至室温。
按照上述方法制备烧结后获得包括WC硬质相和Ni3Al强化粘结相的硬质合金,WC硬质相中粗晶粒WC和细晶粒WC共存且均匀分布,粗晶粒WC为板条状且粗晶粒WC的长宽比大于3:1。
表1本发明的硬质合金的制备方法工艺参数表
上述九个实施例中,对每个实施例获得的硬质合金进行断裂韧性测试,Co含量为18%的实施例2、实施例4和实施例9制备的硬质合金为一组,取三个实施例所得到的硬质合金的断裂韧性的平均值;Co含量为16%的实施例3、实施例5和实施例7制备的硬质合金为一组,取三个实施例所得到的硬质合金的断裂韧性的平均值;Co含量为20%的实施例1、实施例6和实施例8制备的硬质合金为一组,取三个实施例所得到的硬质合金的断裂韧性的平均值。测试结果如图4所示,图4中,1A、2A和3A组分别为采用现有技术制备的Co含量为16wt%、18wt%和20wt%的硬质合金的断裂韧性;1、2和3组分别为采用本发明技术制备的Co含量为16wt%、18wt%和20wt%的硬质合金的断裂韧性,相对于现有制备方法获得的硬质合金,本发明的硬质合金的断裂韧性明显提升,且本发明中,随着Co含量的提高,硬质合金的断裂韧性呈现增大的趋势。
以上所述仅为本发明的优选实施方式,但本发明保护范围并不局限于此,任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内,可容易地进行改变或变化,而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种硬质合金,其特征在于,所述硬质合金成分包括:
WC硬质相,所述WC硬质相中粗晶粒WC和细晶粒WC共存且均匀分布,所述粗晶粒WC为板条状且粗晶粒WC的长宽比大于3:1;
粘结相,所述粘结相为Co+Ni3Al。
2.一种制备根据权利要求1所述的硬质合金的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、制备WC+Ni3Al预合金粉末;
S2、将粗颗粒WC粉末、细颗粒WC粉末、Co粉和WC+Ni3Al预合金粉末进行混合得到混合粉末,并将所述混合粉末进行湿磨得到均匀细化的湿磨混合料;
S3、将所述湿磨混合料进行干燥处理;
S4、将干燥处理后的湿磨混合料冷压成坯,并进行液相烧结,然后随炉冷却至室温。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述粗颗粒WC粉末、细颗粒WC粉末和Co粉分别占所述混合粉末的重量百分比为30%~50%、3~5%、和16%~20%,余量为WC+Ni3Al预合金粉末。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述WC+Ni3Al预合金粉末中Ni3Al的重量百分比为20%。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的方法,其特征在于,所述粗颗粒WC粉末的平均粒径为4.0~10.0微米,所述细颗粒WC粉末的平均粒径为0.8~1.2微米,所述WC+Ni3Al预合金粉末中的WC颗粒的平均粒径为0.8~1.2微米。
6.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述混合粉末的湿磨时间为24~48小时。
7.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述液相烧结的烧结温度为1420℃~1500℃,所述液相烧结的保温时间为1~3小时。
8.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述湿磨混合料采用真空干燥箱进行干燥处理。
9.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述步骤S1具体包括:
S11、按镍-铝金属间化合物Ni3Al的成份比例,把镍粉、铝粉和WC粉末混合均匀;
S12、将混合均匀后的镍粉、铝粉和WC粉末在非氧化性气氛下进行加热并保温,然后自然冷却,得到WC+Ni3Al预合金粉末。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述步骤S1还包括:将所述WC+Ni3Al预合金粉末进行碾磨过筛处理,以避免得到平均粒度过大的WC+Ni3Al预合金粉末。
CN201711406399.3A 2017-12-22 2017-12-22 一种硬质合金及其制备方法 Active CN108118230B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711406399.3A CN108118230B (zh) 2017-12-22 2017-12-22 一种硬质合金及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711406399.3A CN108118230B (zh) 2017-12-22 2017-12-22 一种硬质合金及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108118230A true CN108118230A (zh) 2018-06-05
CN108118230B CN108118230B (zh) 2020-04-10

Family

ID=62231210

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711406399.3A Active CN108118230B (zh) 2017-12-22 2017-12-22 一种硬质合金及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108118230B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108588462A (zh) * 2018-06-14 2018-09-28 陕西理工大学 复相共强化硬质合金材料的制备方法
CN109249030A (zh) * 2018-09-06 2019-01-22 晋城鸿刃科技有限公司 钨钴类硬质合金的制备方法
CN109367158A (zh) * 2018-11-30 2019-02-22 陕西理工大学 周期韧层与纯硬相强韧化硬质合金材料的制备方法
CN112111683A (zh) * 2020-09-23 2020-12-22 湖南省冶金材料研究院有限公司 一种铁镍钴型碳化钨耐磨材料及其制备方法
WO2022233491A1 (de) * 2021-05-03 2022-11-10 Betek Gmbh & Co. Kg Verfahren zur herstellung eines sinterkarbid-körpers
WO2022233590A1 (de) * 2021-05-03 2022-11-10 Betek Gmbh & Co. Kg Sinterkarbid-material
WO2022233589A1 (de) * 2021-05-03 2022-11-10 Betek Gmbh & Co. Kg Verfahren zur herstellung eines sinterkarbid-materials mit verstärkter binderphase

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102383021A (zh) * 2011-11-21 2012-03-21 株洲硬质合金集团有限公司 Ni3Al强化粘结相的WC-Co硬质合金及其制备方法
CN102433486A (zh) * 2011-12-19 2012-05-02 株洲硬质合金集团有限公司 双晶结构的碳化钨-金属间化合物硬质合金及其制备方法
CN102978499A (zh) * 2012-12-24 2013-03-20 株洲硬质合金集团有限公司 一种抗高温磨损的硬质合金及其制备方法
CN104674039A (zh) * 2013-12-03 2015-06-03 自贡硬质合金有限责任公司 一种双晶结构硬质合金基体的生产方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102383021A (zh) * 2011-11-21 2012-03-21 株洲硬质合金集团有限公司 Ni3Al强化粘结相的WC-Co硬质合金及其制备方法
CN102433486A (zh) * 2011-12-19 2012-05-02 株洲硬质合金集团有限公司 双晶结构的碳化钨-金属间化合物硬质合金及其制备方法
CN102978499A (zh) * 2012-12-24 2013-03-20 株洲硬质合金集团有限公司 一种抗高温磨损的硬质合金及其制备方法
CN104674039A (zh) * 2013-12-03 2015-06-03 自贡硬质合金有限责任公司 一种双晶结构硬质合金基体的生产方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108588462A (zh) * 2018-06-14 2018-09-28 陕西理工大学 复相共强化硬质合金材料的制备方法
CN109249030A (zh) * 2018-09-06 2019-01-22 晋城鸿刃科技有限公司 钨钴类硬质合金的制备方法
CN109367158A (zh) * 2018-11-30 2019-02-22 陕西理工大学 周期韧层与纯硬相强韧化硬质合金材料的制备方法
CN112111683A (zh) * 2020-09-23 2020-12-22 湖南省冶金材料研究院有限公司 一种铁镍钴型碳化钨耐磨材料及其制备方法
CN112111683B (zh) * 2020-09-23 2021-12-03 湖南省冶金材料研究院有限公司 一种铁镍钴型碳化钨耐磨材料及其制备方法
WO2022233491A1 (de) * 2021-05-03 2022-11-10 Betek Gmbh & Co. Kg Verfahren zur herstellung eines sinterkarbid-körpers
WO2022233590A1 (de) * 2021-05-03 2022-11-10 Betek Gmbh & Co. Kg Sinterkarbid-material
WO2022233589A1 (de) * 2021-05-03 2022-11-10 Betek Gmbh & Co. Kg Verfahren zur herstellung eines sinterkarbid-materials mit verstärkter binderphase

Also Published As

Publication number Publication date
CN108118230B (zh) 2020-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108118230A (zh) 一种硬质合金及其制备方法
CN104404337B (zh) 一种硬质合金及其制备方法
CN108823478A (zh) 超细高熵合金粘结相金属陶瓷及其制备方法
CN109161774A (zh) 由高熵合金作为粘结剂的硬质碳化钨合金及其制备方法
CN106086570A (zh) 一种硬质合金原料及其制备硬质合金刀具材料的方法
CN108642361B (zh) 一种高强度高硬度陶瓷材料及其生产工艺
CN103058662B (zh) 二硼化钛基纳米复合自润滑陶瓷刀具材料及其制备方法
CN101967593A (zh) 含有稀土的超细晶粒硬质合金材料及其制备方法
CN1312078C (zh) 亚微米晶粒Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法
CN104745908A (zh) 硼化钛复合碳化钛基金属陶瓷刀具材料的制备方法
CN101255520A (zh) 纳米WC-Co复合粉改性的Ti(CN)基金属陶瓷及其制备方法
CN107523710A (zh) 一种抗高温氧化的晶须改性Ti(C,N)基复合金属陶瓷制备方法
CN109504886A (zh) 一种耐高温Ti(C,N)-TiB2-HEAs复合金属陶瓷材料及其制备方法
CN105945292B (zh) 一种金刚石复合片及其制备方法
CN113549801A (zh) 一种第二相强化高熵粘结剂硬质合金及其制备方法
CN105296834B (zh) 一种高硬度、高韧性硬质合金及其制备方法
CN109898004A (zh) 一种高强韧碳化钛-高锰钢结硬质合金及制备方法和应用
CN106834872A (zh) 一种高强韧高耐磨TiN钢结硬质合金的制备方法
CN109628786B (zh) 一种耐高温强韧化Ti(C,N)基金属陶瓷产品的成型制备方法
CN106498255B (zh) 一种硬质复合金属材料及其制备方法
CN110438384A (zh) 一种铁镍基超细晶硬质合金及其制备方法
CN112410601B (zh) 一种石墨烯-硼异质结构钛基复合材料的制备方法
CN103160724B (zh) 一种用于铸铁车削加工的硬质合金及其硬质合金涂层刀片
CN109897991A (zh) 一种高熵晶界修饰的纳米晶合金粉末及其制备方法
CN105861905A (zh) 一种纳米颗粒改性的碳化钛基硬质合金及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant