CN109957697A - 一种添加金属氧化物提高硬质合金强韧性的方法 - Google Patents

一种添加金属氧化物提高硬质合金强韧性的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种添加金属氧化物提高硬质合金强韧性的方法。它包括配料、湿磨、干燥、掺胶、成型、烧结步骤，其特征在于所述配料步骤在WC‑8Co硬质合金中加入ZrO2和La2O3，其量分别为混合料重量的0.1‑0.5wt％,0.1‑0.5wt％。其机理为利用La2O3抑制合金晶粒长大，利用ZrO2固溶在粘结相中，抑制裂纹在粘结相中的扩展，提高合金强韧性，本发明通过在钨钴硬质合金混合料制备工艺中加入微量氧化锆及氧化镧，混合料湿磨结束后经过干燥、掺胶、成型、烧结工艺后，制得一种高强韧性硬质合金。本发明制备工艺简单，所制备的合金性能优异，便于产业化生产和应用。

Description

一种添加金属氧化物提高硬质合金强韧性的方法
技术领域
本发明涉及一种提高硬质合金强韧性的方法，尤其是添加氧化锆和氧化镧提高硬质合金强韧性的方法。
背景技术
WC-Co硬质合金因具有硬度高、耐磨性好、红硬性高且化学稳定性较好等一系列优良特性，已广泛用作切削工具、地质矿山工具、模具、结构零件、耐磨零件、耐高温结构件等，被誉为“现代工业的牙齿”；然而，硬质合金材料的硬度和韧性之间的总是存在难以调和的矛盾；当材料中的WC晶粒较细时，其硬度和强度较高，耐磨性较好，但是韧性明显偏低；而当材料中的WC晶粒较粗时，其韧性较好，但其硬度和耐磨性则明显下降；因此，为适应不同实际工况的需求，要么制备超细晶(晶粒尺寸0.2-0.5μm)或纳米晶(晶粒尺寸＜0.2μm)硬质合金，以满足对强度和硬度要求较高的工况；要么制备粗晶(晶粒尺寸2.6-6.0μm)或超粗晶(晶粒尺寸＞6.0μm)硬质合金，以满足对韧性要求较高的工况；上述不足一定程度上制约了硬质合金的发展。
为解决硬质合金硬度和韧性之间的矛盾，在如何保证硬质合金硬度不降低的情况下，提高合金的抗弯强度一直是合金工作者研究的重点；硬质合金由硬质相和粘结相组成，硬质相的均匀分布、粘结相对硬质相的接触面积、粘结相康裂纹扩展能力影响着合金的抗弯强度(韧性)；本发明通过加入金属氧化物提高合金强韧性的机理为：
1.La2O3可抑制硬质合金组织WC晶粒聚集生长,使组织均匀,WC相邻接度减小,WC/Co接触面积增大,提高抗弯强度；
2.ZrO2晶粒在应力诱导下发生相变，改变合金组织结构，诱导裂纹偏转及弯曲，降低裂纹扩展驱动力，裂纹分支弱化，产生相变增韧，同时ZrO2在烧结过程中生成细小弥散的ZrO2质点，固溶于Co相中，强化粘结相，使得粘结相中裂纹的稳定长大区域缩小，显微裂纹萌生和长大的负荷增大。
发明内容
本发明的目的是克服上述缺点，提供一种添加金属氧化物提高硬质合金强韧性的方法，通过在现有加工钨钴硬质合金制备过程中添加微量氧化锆及氧化镧实现，其特征是，氧化锆和氧化镧的含量分别占混合料总量的0.1-0.5wt％，0.1-0.5wt％，在配料阶段与WC、Co同时加入，混合料经过湿磨、干燥、掺胶、成型、烧结后，制的一种高强韧性钨钴硬质合金。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种添加金属氧化物提高硬质合金强韧性的方法，包括配料步骤，其特征在于所述配料步骤在WC-8Co硬质合金中加入ZrO2和La2O3，其量分别为混合料重量的0.1-0.5wt％,0.1-0.5wt％。
所述配料步骤中WC为93.5wt％,Co为6wt％,ZrO2为0.2wt％，La2O3为0.3wt％。
所述配料步骤中WC为93.5wt％,Co为6wt％,ZrO2为0.3wt％，La2O3为0.2wt％。
所述配料步骤中WC为93.5wt％,Co为6wt％,ZrO2为0.1wt％，La2O3为0.4wt％。
所述配料步骤中WC为93.5wt％,Co为6wt％,ZrO2为0.4wt％，La2O3为0.1wt％。
本发明的有益效果：本发明通过在配料阶段加入微量氧化锆及氧化镧，通过湿磨使其均匀分散在混合料中，混合料制得的压坯经过烧结后，制得一种高强韧性硬质合金，经过光学显微镜观察，合金金相图组织中WC晶粒均匀分布，没有出现异常粗晶，经过扫描电镜观察，氧化锆弥散分布在粘结相中，经过合金性能检测，氧化锆和氧化镧的加入提高了合金强度，稍微提高了合金的硬度，没有增加合金孔隙度；其机理为利用La2O3抑制合金晶粒长大，利用ZrO2固溶在粘结相中，抑制裂纹在粘结相中的扩展，提高合金强韧性；本发明制备工艺简单，所制备的合金性能优异，便于产业化生产和应用。
附图说明
图1为对比例1的合金金相图；
图2为实施例1的合金金相图；
图3为实施例2的合金金相图；
图4为实施例3的合金金相图；
图5为金相中粘结相黑点能谱扫描分析图；
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
一种添加金属氧化物提高硬质合金强韧性的方法，包括配料、湿磨、干燥、掺胶、成型、烧结步骤，其特征在于所述配料步骤在WC-8Co硬质合金中加入ZrO2和La2O3，其量分别为混合料重量的0.1-0.5wt％,0.1-0.5wt％。
所述配料步骤中WC为93.5wt％,Co为6wt％,ZrO2为0.2wt％，La2O3为0.3wt％。
所述配料步骤中WC为93.5wt％,Co为6wt％,ZrO2为0.3wt％，La2O3为0.2wt％。
所述配料步骤中WC为93.5wt％,Co为6wt％,ZrO2为0.1wt％，La2O3为0.4wt％。
所述配料步骤中WC为93.5wt％,Co为6wt％,ZrO2为0.4wt％，La2O3为0.1wt％。
以下给出本发明的实施例。
对比例1
本发明基于WC-8Co合金进行开发，其中WC粉费氏粒度为2um,Co粉费氏粒度为1.5um，混合料中Co粉含量为8wt％，WC粉含量为92wt％。将1Kg混合料加入容积为2L的球磨筒中，加入硬质合金研磨棒3Kg，湿磨介质为含水量为5wt％的工业酒精，湿磨时间为30h,钴粉在湿磨开始时加入，湿磨结束后将料桨干燥，干燥完毕的料粉进行掺胶制粒，然后压制成试样条，进行脱胶烧结，最终烧结温度为1450℃，保温1h,制成合金试样条，其规格为宽5.25mm*高6.5mm*长20mm，样条经过物理性能检测及金相观察；图1为对比例1合金金相图。
实施例1
原料组成与湿磨、脱胶、烧结工艺、样条尺寸设计与对比例1一致，区别在于配料是加入2g ZrO2,3gLa2O3，分别占据混合料总量的0.2wt％,0.3wt％,另外混合料中WC占据93.5wt％,Co占据6wt％,湿磨结束后将料桨干燥，干燥完毕的料粉进行掺胶制粒，然后压制成试样条，进行脱胶烧结，制成合金试样条，样条经过物理性能检测及金相观察；图2为实施例1的金相。
实施例2
原料组成与湿磨、脱胶、烧结工艺、样条尺寸设计与对比例1一致，区别在于配料是加入3g ZrO2,2gLa2O3，分别占据混合料总量的0.3wt％,0.2wt％,另外混合料中WC占据93.5wt％,Co占据6wt％,湿磨结束后将料桨干燥，干燥完毕的料粉进行掺胶制粒，然后压制成试样条，进行脱胶烧结，制成合金试样条，样条经过物理性能检测及金相观察；图3为实施例2的金相。
实施例3
原料组成与湿磨、脱胶、烧结工艺、样条尺寸设计与对比例1一致，区别在于配料是加入1g ZrO2,4gLa2O3，分别占据混合料总量的0.1wt％,0.4wt％,另外混合料中WC占据93.5wt％,Co占据6wt％,湿磨结束后将料桨干燥，干燥完毕的料粉进行掺胶制粒，然后压制成试样条，进行脱胶烧结，制成合金试样条，样条经过物理性能检测及金相观察；图4为实施例3的金相。
参见图5的金相中粘结相黑点能谱扫描分析图，经检定，途中黑点为氧化锆，ZrO2颗粒呈球形分布，分散均匀没有团聚。
将对比例1、实施例1-3所得的合金进行性能检测，具体检测结果如表1所示：
表1为对比例1与实施例1、2、3的合金性能表
通过表1数据分析，氧化锆与氧化镧的加入细化了合金的WC晶粒，提高了合金的抗弯强度；氧化锆在粘结相中的球形分布，使得裂纹在合金中的扩展时受到阻碍，提高了合金抗裂纹扩展能力，同时强化了合金粘结相，对于提高合金耐磨性有利。

Claims (5)

1.一种添加金属氧化物提高硬质合金强韧性的方法，包括配料步骤，其特征在于所述配料步骤是在WC-8Co硬质合金中加入ZrO2和La2O3，其量分别为混合料重量的0.1-0.5wt％，0.1-0.5wt％。
2.按权利要求1所述一种添加金属氧化物提高硬质合金强韧性的方法，其特征在于所述配料步骤中WC为93.5wt％，Co为6wt％，ZrO2为0.2wt％，La2O3为0.3wt％。
3.按权利要求1所述一种添加金属氧化物提高硬质合金强韧性的方法，其特征在于所述配料步骤中WC为93.5wt％，Co为6wt％,ZrO2为0.3wt％，La2O3为0.2wt％。
4.按权利要求1所述一种添加金属氧化物提高硬质合金强韧性的方法，其特征在于所述配料步骤中WC为93.5wt％，Co为6wt％,ZrO2为0.1wt％，La2O3为0.4wt％。
5.按权利要求1所述一种添加金属氧化物提高硬质合金强韧性的方法，其特征在于所述配料步骤中WC为93.5wt％，Co为6wt％,ZrO2为0.4wt％，La2O3为0.1wt％。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5403790A (en) * 1987-12-23 1995-04-04 Lanxide Technology Company, Lp Additives for property modification in ceramic composite bodies
CN102433488A (zh) * 2011-12-29 2012-05-02 株洲硬质合金集团有限公司 WC-Co-Ni-Al-B硬质合金、用该硬质合金制成的辊环及该辊环的制备方法
CN105132780A (zh) * 2015-08-17 2015-12-09 蓬莱市超硬复合材料有限公司 一种高速线材轧机用导卫辊及其制备方法
CN107737924A (zh) * 2017-11-30 2018-02-27 株洲三鑫硬质合金生产有限公司 基于钨钴的增强型硬质合金及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5403790A (en) * 1987-12-23 1995-04-04 Lanxide Technology Company, Lp Additives for property modification in ceramic composite bodies
CN102433488A (zh) * 2011-12-29 2012-05-02 株洲硬质合金集团有限公司 WC-Co-Ni-Al-B硬质合金、用该硬质合金制成的辊环及该辊环的制备方法
CN105132780A (zh) * 2015-08-17 2015-12-09 蓬莱市超硬复合材料有限公司 一种高速线材轧机用导卫辊及其制备方法
CN107737924A (zh) * 2017-11-30 2018-02-27 株洲三鑫硬质合金生产有限公司 基于钨钴的增强型硬质合金及其制备方法

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