CN111621684A - 一种抗热裂混晶硬质合金及其制备方法 - Google Patents

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叶少良
诸优明
叶戈
刘文辉
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

一种抗热裂混晶硬质合金及其制备方法，由以下按照重量份数计的组分构成：复合硬质相：10～24份粒径为0.4～0.8μm的WC和25～45份粒径为1.0～2.5μm的WC；粘结相：10～14份；耐腐蚀添加剂：0.05～0.3份的Re；碳化铬粉：0.8～1.5份，稀土氧化物粉：0.15～0.5份；抑制剂：0.1～0.5份的Ta。本发明强度高、硬度高，抗热裂性能好，可在热机械腐蚀疲劳的环境下使用。

Description

一种抗热裂混晶硬质合金及其制备方法
技术领域
本发明属于合金加工领域，具体地说是一种抗热裂混晶硬质合金及其制备方法。
背景技术
通常情况下，硬质合金的韧性与耐磨性是一对矛盾，强度与硬度是常规检测指标。细颗粒、超细颗粒合金可同时获得高强度和高硬度，但是其韧性差；粗颗粒高粘结相合金的韧性较好，但其强度一般随着硬度的下降而下降。粗颗粒高粘结相硬质合金要达到较好的硬度、强度，常规的方法是采用较长的球磨时间，但如此一来，合金晶粒度下降，使合金韧性下降，导热性下降，这对于在高温、大循环应力条件下使用的硬质合金来说，容易因抗热疲劳性差而导致产品提前失效。
传统的制备混晶硬质合金的方法主要是以一定比例的亚微米尺度的WC粉和微米尺度的WC粉与Co粉进行球磨混合，随后烧结获得双晶结构的硬质合金块体；或者在WC和Co的混合粉末中添加板状晶的W粉，以在烧结后的合金中获得双晶组织的WC-Co硬质合金。这些制备方法中普遍存在着粗大WC的数量和尺寸难以控制、粗大晶粒体积分数较少等缺点，使得硬质合金块体的横向断裂强度和断裂韧性不能达到令人满意的配合，而且，制备工艺过程繁琐，质量较难控制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供
为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：
一种抗热裂混晶硬质合金，其特征在于，由以下按照重量份数计的组分构成：
复合硬质相：10～24份粒径为0.4～0.8μm的WC和25～45份粒径为1.0～2.5μm的WC；
粘结相：10～14份；
耐腐蚀添加剂：0.05～0.3份的Re；
碳化铬粉：0.8～1.5份，
稀土氧化物粉：0.15～0.5份；
抑制剂：0.1～0.5份的Ta。
所述粘结相为Co。
所述粘结相为Ni。
所述粘结相为Co与Ni的混合物，Co与Ni的的质量比优选为1-3:1。
所述稀土氧化物粉为氧化铈。
一种抗热裂混晶硬质合金的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
按照设定的原料比例，将WC粉、Co粉、耐腐蚀添加剂、碳化铬粉、稀土氧化物粉、抑制剂混合，在球磨机中球磨混合均匀，加入成型剂成型，得到混合料；
将混合料冷却压送入真空炉中，升温速率4～10℃/min，反应温度1050～1150℃，保温时间3～4小时，得到坯块；
对坯块再次置于球磨机中球磨破碎，然后模压成型；
进行烧结处理，冷却后得到成品硬质合金。
所述成型剂为石蜡。
所述球磨机中处理时，球磨时间维持在18-32小时。
所述烧结时，保温保持在1350-1450℃，维持时间为6-8小时。
本发明制备得到的硬质合金，强度高、硬度高，抗热裂性能好，可在热机械腐蚀疲劳的环境下使用。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例一
一种抗热裂混晶硬质合金的制备方法，所述方法包括以下步骤：
按照设定的原料比例，将10份粒径为0.4μm的WC和25份粒径为1.0μm的WC，Co粉10份，0.05份的Re，0.1份的Ta，0.15份的氧化铈，0.8份的碳化铬粉混合，在球磨机中球磨混合均匀，加入石蜡以及酒精，作为球磨体，进行充分的球磨处理，得到混合料。
干燥制粒处理。
将混合料冷却压送入真空炉中，升温速率4℃/min，反应温度1050℃，保温时间3小时，得到坯块。
对坯块再次置于球磨机中球磨破碎，然后模压成型。
进行烧结处理，保温保持在1350℃，维持时间为6小时。冷却后得到成品硬质合金。
通过两次烧结，致密度更高，得到的硬质合金具有较强的抗热裂性能。
实施例二
一种抗热裂混晶硬质合金的制备方法，所述方法包括以下步骤：
按照设定的原料比例，将15份粒径为0.6μm的WC和30份粒径为2.0μm的WC，Ni粉12份，0.1份的Re，0.3份的Ta，0.3份的氧化铈，1.2份的碳化铬粉混合，在球磨机中球磨混合均匀，加入石蜡以及酒精，作为球磨体，进行充分的球磨处理，得到混合料。
干燥制粒处理。
将混合料冷却压送入真空炉中，升温速率6℃/min，反应温度1100℃，保温时间4小时，得到坯块。
对坯块再次置于球磨机中球磨破碎，然后模压成型。
进行烧结处理，保温保持在1380℃，维持时间为6小时。冷却后得到成品硬质合金。
实施例三
一种抗热裂混晶硬质合金的制备方法，所述方法包括以下步骤：
按照设定的原料比例，将24份粒径为0.8μm的WC和45份粒径为2.5μm的WC，Ni粉14份，0.3份的Re，0.5份的Ta，0.5份的氧化铈，1.5份的碳化铬粉混合，在球磨机中球磨混合均匀，加入石蜡以及酒精，作为球磨体，进行充分的球磨处理，得到混合料。
干燥制粒处理。
将混合料冷却压送入真空炉中，升温速率10℃/min，反应温度1150℃，保温时间4小时，得到坯块。
对坯块再次置于球磨机中球磨破碎，然后模压成型。
进行烧结处理，保温保持在1450℃，维持时间为8小时。冷却后得到成品硬质合金。
需要说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种抗热裂混晶硬质合金，其特征在于，由以下按照重量份数计的组分构成：
复合硬质相：10～24份粒径为0.4～0.8μm的WC和25～45份粒径为1.0～2.5μm的WC；
粘结相：10～14份；
耐腐蚀添加剂：0.05～0.3份的Re；
碳化铬粉：0.8～1.5份，
稀土氧化物粉：0.15～0.5份；
抑制剂：0.1～0.5份的Ta。
2.根据权利要求1所述的抗热裂混晶硬质合金，其特征在于，所述粘结相为Co。
3.根据权利要求1所述的抗热裂混晶硬质合金，其特征在于，所述粘结相为Ni。
4.根据权利要求1所述的抗热裂混晶硬质合金，其特征在于，所述粘结相为Co与Ni的混合物，Co与Ni的的质量比优选为1-3:1。
5.根据权利要求1所述的抗热裂混晶硬质合金，其特征在于，所述稀土氧化物粉为氧化铈。
6.一种根据权利要求1-5中任一项所述的抗热裂混晶硬质合金的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
按照设定的原料比例，将WC粉、Co粉、耐腐蚀添加剂、碳化铬粉、稀土氧化物粉、抑制剂混合，在球磨机中球磨混合均匀，加入成型剂成型，得到混合料；
将混合料冷却压送入真空炉中，升温速率4～10℃/min，反应温度1050～1150℃，保温时间3～4小时，得到坯块；
对坯块再次置于球磨机中球磨破碎，然后模压成型；
进行烧结处理，冷却后得到成品硬质合金。
7.根据权利要求6所述的抗热裂混晶硬质合金的制备方法，其特征在于，所述成型剂为石蜡。
8.根据权利要求7所述的抗热裂混晶硬质合金的制备方法，其特征在于，所述球磨机中处理时，球磨时间维持在18-32小时。
9.根据权利要求8所述的抗热裂混晶硬质合金的制备方法，其特征在于，所述烧结时，保温保持在1350-1450℃，维持时间为6-8小时。
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