CN112143953A - 一种高性能非均匀结构硬质合金及其制备方法 - Google Patents

一种高性能非均匀结构硬质合金及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及硬质合金制备技术领域，具体公开了一种高性能非均匀结构硬质合金及其制备方法。该高性能非均匀结构硬质合金是在非均匀结构硬质合金的制备原料中加入0.2－1.6wt％的抑制剂；所述的抑制剂为MC和/或MN，其中M选自有色金属元素V、Ta、Cr、Nb、Zr、Ti、Hf中的任意一种或几种。采用抑制剂并配合碳化钨原料中不同粒度的优化配比，粗粒：中粒：细粒为5－8：1－4：1－3，制备的高性能硬质合金微观结构显示碳化钨晶粒度呈非均匀结构，加入的抑制剂既可以阻碍颗粒间的聚晶长大，又可以起到固溶强化和弥散强化的效果，在合金硬度提高的同时，又提升了合金强度和韧性，经抑制剂强化的非均匀结构合金能有效阻止裂纹的扩展，延长合金的使用寿命。

Description

一种高性能非均匀结构硬质合金及其制备方法
技术领域
本发明属于硬质合金制备技术领域，具体涉及一种高性能非均匀结构硬质合金及其制备方法。
背景技术
硬质合金以其优异的综合性能广泛应用于切削、基建、矿山、模具和耐磨零部件等领域。其中，用于采掘的矿用硬质合金是其非常重要的一个组成部分。矿用硬质合金产品一般在工况较为恶劣的情况下使用，除了承受压应力、拉应力、切应力等各种冲击力外，还承受各种情况下的磨损和磨耗，因此，优良的矿用硬质合金应具有抵抗磨损所需的高硬度、以及抵抗冲击断裂所需要的高韧性。传统硬质合金由于难以同时具有高硬度和高韧性，显然已不能满足当今制造业的发展需要，非均匀硬质合金兼具高硬度、高韧性“双高”性能逐渐成为广大科研工作者的研究热点。
特粗晶粒硬质合金具有极高的热导率，较好的抗热疲劳与抗热冲击性能，主要用于极端工况条件下软岩的连续开采，如采煤和地铁建设等，与现代化公路、桥梁的连续作业，如挖路和铺路等，以及冲压模、冷墩模和轧辊等。这类合金的市场需求量占硬质合金市场需求总量的10％以上，具有非常广阔的市场前景。
中国专利CN110343889A公开了一种特粗硬质合金及其制备方法，该专利的原料包括费氏粒度为0.1－0.2μm的纳米碳化钨粉、含有费氏粒度为1.0μm 钴粉的粘结相、添加剂以及费氏粒度为25－35μm粗碳化钨粉，采用该专利制得的特粗硬质合金的晶粒度在10.5μm以上；中国专利CN102808096A公开了一种超粗晶WC－Co硬质合金的制备方法，该专利通过在原料中添加适量的细碳化钨粉末，球磨后得到的混合物料中超粗碳化钨粉的平均粒径在5.0－10.0μm，细碳化钨粉的平均粒径为0.1－1.0μm，再压制、烧结得到晶粒度为6.0－14.0μm 的超粗晶硬质合金；中国专利CN102634684A公开了柔性球磨技术制备超粗晶硬质合金的方法，该专利采用将超粗碳化钨粉末和钴在双锥或Y型混合器中进行预混合，然后进行轻度球磨制备了晶粒度在6－10μm的超粗硬质合金，硬度HV30 为740－1240，孔隙度小于A04B00；“纳米及亚微米复合粉添加对超粗晶硬质合金晶粒长大的影响及机制”(稀有金属材料与工程，2019年2月第48卷第2期) 中公开了在粗颗粒WC/Co混合粉添加不同粒径的WC－Co粉，对不同烧结阶段WC 晶粒长大的影响，最后，得出的结论是：加入纳米粉末后，晶粒快速长大；加入亚微米粉末后，晶粒长大的速度减缓。
特粗粒硬质合金虽有高硬度的特点，但因特粗晶粒硬质合金的晶粒粗大，容易发生穿晶断裂，从而影响硬质合金强度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对国家发展对高硬度、高强度、高韧性性能的硬质合金的广泛需求，而现有技术中的特粗晶粒硬质合金虽有高硬度的特点，但因特粗晶粒硬质合金的晶粒粗大，容易发生穿晶断裂，从而影响硬质合金强度等缺陷与不足，提供一种高性能非均匀结构硬质合金及其制备方法。在硬质合金产品中加入抑制剂，溶解的抑制剂在粘结相和碳化钨(WC)相界面上既可以阻碍颗粒间的聚晶长大现象，又可以起到固溶强化和弥散强化的效果。从而显著提高硬质合金的强度和硬度。
本发明采用如下技术方案，来实现发明目的。
首先，本发明公开了一种高性能非均匀结构硬质合金。
该高性能非均匀结构硬质合金是在非均匀结构硬质合金的制备原料中加入0.2－1.6wt％的抑制剂进行制备得到；所述非均匀结构硬质合金的粗晶晶粒度为＜ 11μm。
进一步地，所述的抑制剂为MC和/或MN，其中M选自有色金属元素的一种或几种。
更进一步地，所述的有色金属元素为V、Ta、Cr、Nb、Zr、Ti、Hf中的任意一种或几种。
优选地，所述的抑制剂为0.1－0.6wt％MC和0.1－1.0wt％MN。
更优选地，所述的抑制剂为0.2wt％Cr3C2和0.8wt％CrN。Cr3C2可以更好地抑制WC晶粒的过分长大，CrN的加入将能更显著地提高合金的抗弯强度，最终能显著地提高合金的综合性能。
进一步地，所述非均匀结构硬质合金的制备原料，以质量份数计为：粗颗粒碳化钨5－8份、中颗粒碳化钨1－4份、细颗粒碳化钨粉末1－3份。
更进一步地，所述粗颗粒碳化钨的费氏粒度为15－40μm，所述中颗粒碳化钨的费氏粒度为2－5μm，所述细颗粒碳化钨的费氏粒度为0.1－0.8μm。
其次，本发明还公开了上述高性能非均匀结构硬质合金的一种制备方法。
该制备方法包括以下步骤：
S1、将非均匀结构硬质合金的制备原料与0.2－1.6wt％的抑制剂、适量的粘结相，置于球磨机内湿磨混合，得到湿磨混合料；
S2、将湿磨混合料进行压制和烧结，制得非均匀结构硬质合金。
在合金烧结过程中，随着烧结温度的逐渐升高，液相出现，粘性流动发生，碳化钨颗粒重新排列。由于细颗粒(纳米粉末)比表面积大，具有很高的活性，优先溶解在液态粘结相中，有效促进了液态粘结相的均匀分布，同时部分中颗粒中的细小颗粒也溶解到液态粘结相中，液态粘结相将向着细颗粒所在位置流动。通过溶解－析出－长大机制，液态粘结相中的过饱和碳化钨在粗颗粒或中颗粒上析出长大，使得粗颗粒晶粒进一步结晶长大，最终变得更加粗大。由中颗粒和粗颗粒组成的非均匀结构显微组织，能够有效的防止颗粒间的邻接聚集。
虽然更粗的晶粒度可以增强合金的韧性，但如果硬质合金的粗颗粒晶粒过于粗大聚集，则容易导致粘结相分布不均匀，从而影响硬质合金强度。为了解决硬质合金的粗颗粒晶粒过于粗大聚集问题，本发明采用在硬质合金的制备原料中加入抑制剂，溶解的抑制剂在粘结相和碳化钨相界面上可以起到钉扎强化的作用，这样既可以阻碍颗粒间的聚晶长大现象。又可以起到固溶强化和弥散强化的效果。从而显著提高硬质合金的强度和硬度。
进一步地，步骤S1所述的抑制剂为MC和/或MN，其中M选自有色金属元素的一种或几种。
更进一步地，所述有色金属元素为V、Ta、Cr、Nb、Zr、Ti、Hf中的任意一种或几种。
优选地，所述的抑制剂为0.1－0.6wt％MC和0.1－1.0wt％MN。
更优选地，所述的抑制剂为0.2wt％Cr3C2和0.8wt％CrN。Cr3C2可以更好地抑制WC晶粒的过分长大，CrN的加入将能更显著地提高合金的抗弯强度，最终能显著地提高合金的综合性能。
进一步地，步骤S1所述的粘结相选自钴、镍、铁中的一种或几种，粘结相的加入量占制备原料总质量的4－20％。
进一步地，步骤S1所述非均匀结构硬质合金的制备原料，以质量份数计为：粗颗粒碳化钨5－8份、中颗粒碳化钨1－4份、细颗粒碳化钨粉末1－3份。
由于非均匀结构硬质合金相比于传统合金，在断裂韧性、耐磨性和抗疲劳等性能方面更优越，所以在制取晶粒度非均匀结构硬质合金时，关键在于确定合金内碳化钨晶粒粗中细的配比，以及如何在烧结过程中保持细晶结构及比例，才能避免晶粒度均匀化现象的发生。采用粗颗粒、中颗粒、细颗粒原料优化配比方式，使得中颗粒碳化钨能够填充到粗颗粒碳化钨颗粒间的较大孔隙中，同时细颗粒碳化钨又填充到中颗粒碳化钨间的较小孔隙中，由此形成了更加密实的颗粒间排布方式，大大降低了碳化钨颗粒间存在的空隙，比采用传统单一原料配比方式更加紧密。
由于烧结过程中的物质迁移，容易导致的显微结构不可控、碳化钨晶粒度难以控制、合金强度偏低等现象。所以制造这种合金，需要对原始碳化钨颗粒进行粗中细优化配比，将这三种平均尺寸不同、粒度分布窄的碳化钨粉球磨，才能烧结制造出非均匀结构的硬质合金。
更进一步地，所述粗颗粒碳化钨的费氏粒度为15－40μm，所述中颗粒碳化钨的费氏粒度为2－5μm，所述细颗粒碳化钨的费氏粒度为0.1－0.8μm。
进一步地，步骤S1所述的湿磨时间为6－20h。
进一步地，步骤S2所述的压制和烧结，是将湿磨混合料在8－12MPa压力下压制，然后将压制的压坯在真空条件下烧结，烧结温度为1350－1500℃，保温时间为0.5－2h。
根据上述制备方法所制得的非均匀结构硬质合金，具有如下显著特点：
当加入的抑制剂为MC和/或MN时，所制得的非均匀结构硬质合金的粗晶晶粒度为＜11μm，维氏硬度(HV30)≥1120，抗弯强度(TRS)≥2520MPa；
当加入的抑制剂优选为0.1－0.6wt％MC和0.1－1.0wt％MN时，所制得的非均匀结构硬质合金的粗晶晶粒度为＜11μm，维氏硬度(HV30)≥1140，抗弯强度 (TRS)≥2600MPa；
当加入的抑制剂更优选为0.2wt％Cr3C2－0.8wt％CrN时，所制得的非均匀结构硬质合金性能最好，控晶效果最好，硬度和抗弯强度最大，此时粗晶晶粒度为8.2μm，硬度可达1270，抗弯强度可达2880MPa。
本发明通过采用抑制剂并配合碳化钨原料中不同粒度的优化配比(粗：中：细＝5－8：1－4：1－3)，可使具有碳化钨晶粒度呈非均匀的显微结构，加入的抑制剂既可以阻碍颗粒间的聚晶长大现象，又可以起到固溶强化和弥散强化的效果，在合金硬度提高的同时，又提升了强度和韧性，经抑制剂强化的非均匀结构合金能有效阻止裂纹的扩展，延长合金的使用寿命。
有益效果：
(1)本发明在非均匀结构硬质合金的制备原料中加入抑制剂，溶解的抑制剂在粘结相中既可以阻碍颗粒间的聚晶长大现象，又可以起到固溶强化和弥散强化的效果。显著提高硬质合金的强度和硬度。
(2)本发明通过采用抑制剂，并配合碳化钨原料中不同粒度的优化配比(粗：中：细＝5－8：1－4：1－3)，可使具有碳化钨晶粒度呈非均匀的显微结构，在合金硬度提高的同时，又提升了强度和韧性，经抑制剂强化的非均匀结构合金能有效阻止裂纹的扩展，延长合金的使用寿命。
(3)本发明还对抑制剂配比进行了优选，当加入的抑制剂为0.2wt％Cr3C2 和0.8wt％CrN时，控晶效果最好，硬度和抗弯强度得到了显著提高，所制得的非均匀结构硬质合金的粗晶晶粒度为8.2μm，硬度达1270，抗弯强度达2880MPa。而采用相同制备原料但未加入抑制剂所制得硬质合金的硬度仅为1090，抗弯强度仅为2430MPa。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得。
实施例1：
采用抑制剂制备非均匀结构硬质合金1，具体制备过程如下：
S1、配制WC－10.5％Co－1.1％抑制剂：将粗颗粒WC、中颗粒WC、细颗粒WC、粘结相Co、抑制剂置于球磨机内，球料比为2：1，球磨介质为无水乙醇，液料比为0.3ml/g，湿磨15h，得到湿磨混合料。
WC由粗颗粒WC、中颗粒WC、细颗粒WC组成，三者的质量配比为6.5：2.5：1；粗颗粒WC的费氏粒度为30μm，中颗粒WC的费氏粒度为3μm，细颗粒WC的费氏粒度为0.1μm；Co的加入量为总质量的10.5％。
抑制剂由Cr3C2和CrN二种混合组成，其中Cr3C2加入量为总质量的0.1％， CrN加入量为总质量的1.0％。
S2、将湿磨混合料在10MPa压力下压制，然后将压制的压坯在真空条件下烧结，烧结温度控制在1350－1500℃，保温时间控制在1.5h；制得晶粒度分布范围宽的非均匀硬质合金1。
实施例2：
采用抑制剂制备非均匀结构硬质合金2，具体制备过程如下：
S1、配制WC－10.5％Co－1.0％抑制剂：除抑制剂配比不同外，其他同实施例1。
抑制剂由Cr3C2和CrN二种混合组成，其中Cr3C2加入量为总质量的0.2％， CrN加入量为总质量的0.8％。
S2、将湿磨混合料在10MPa压力下压制，然后将压制的压坯在真空条件下烧结，烧结温度控制在1350－1500℃，保温时间控制在1.5h；制得晶粒度分布范围宽的非均匀硬质合金2。
实施例3：
采用抑制剂制备非均匀结构硬质合金3，具体制备过程如下：
S1、配制WC－10.5％Co－0.8％抑制剂：除抑制剂配比不同外，其他同实施例1。
抑制剂由Cr3C2和CrN二种混合组成，其中Cr3C2加入量为总质量的0.4％， CrN加入量为总质量的0.4％。
S2、将湿磨混合料在10MPa压力下压制，然后将压制的压坯在真空条件下烧结，烧结温度控制在1350－1500℃，保温时间控制在1.5h；制得晶粒度分布范围宽的非均匀硬质合金3。
实施例4：
采用抑制剂技术制备非均匀结构硬质合金4，具体制备过程如下：
S1、配制WC－10.5％Co－0.7％抑制剂：除抑制剂配比不同外，其他同实施例1。
抑制剂由Cr3C2和CrN二种混合组成，其中Cr3C2加入量为总质量的0.6％， CrN加入量为总质量的0.1％。
S2、将湿磨混合料在10MPa压力下压制，然后将压制的压坯在真空条件下烧结，烧结温度控制在1350－1500℃，保温时间控制在1.5h；制得晶粒度分布范围宽的非均匀硬质合金4。
实施例5：
采用抑制剂制备非均匀结构硬质合金5，具体制备过程如下：
S1、配制WC－10.5％Co－0.2％抑制剂：除抑制剂配比不同外，其他同实施例1。
抑制剂由Cr3C2和CrN二种混合组成，其中Cr3C2加入量为总质量的0.1％， CrN加入量为总质量的0.1％。
S2、将湿磨混合料在10MPa压力下压制，然后将压制的压坯在真空条件下烧结，烧结温度控制在1350－1500℃，保温时间控制在1.5h；制得晶粒度分布范围宽的非均匀硬质合金5。
实施例6：
采用抑制剂制备非均匀结构硬质合金6，具体制备过程如下：
S1、配制WC－10.5％Co－1.6％抑制剂：除抑制剂配比不同外，其他同实施例1。
抑制剂由Cr3C2和CrN二种混合组成，其中Cr3C2加入量为总质量的0.6％， CrN加入量为总质量的1.0％。
S2、将湿磨混合料在10MPa压力下压制，然后将压制的压坯在真空条件下烧结，烧结温度控制在1350－1500℃，保温时间控制在1.5h；制得晶粒度分布范围宽的非均匀硬质合金6。
实施例7：
采用抑制剂制备非均匀结构硬质合金7，具体制备过程如下：
S1、配制WC－10.5％Co－1.0％抑制剂：除抑制剂配比不同外，其他同实施例1。
抑制剂由VC和VN二种混合组成，其中VC加入量为总质量的0.2％，VN加入量为总质量的0.8％。
S2、将湿磨混合料在10MPa压力下压制，然后将压制的压坯在真空条件下烧结，烧结温度控制在1350－1500℃，保温时间控制在1.5h；制得晶粒度分布范围宽的非均匀硬质合金7。
实施例8：
采用抑制剂制备非均匀结构硬质合金8，具体制备过程如下：
S1、配制WC－10.5％Co－1.0％抑制剂：除抑制剂配比不同外，其他同实施例1。
抑制剂由TiC和TiN二种混合组成，其中TiC加入量为总质量的0.2％，TiN 加入量为总质量的0.8％。
S2、将湿磨混合料在10MPa压力下压制，然后将压制的压坯在真空条件下烧结，烧结温度控制在1350－1500℃，保温时间控制在1.5h；制得晶粒度分布范围宽的非均匀硬质合金8。
实施例9：
采用抑制剂制备非均匀结构硬质合金9，具体制备过程如下：
S1、配制WC－10.5％Co－1.0％抑制剂：除抑制剂配比不同外，其他同实施例1。
抑制剂由TiC和VN二种混合组成，其中TiC加入量为总质量的0.2％，VN 加入量为总质量的0.8％。
S2、将湿磨混合料在10MPa压力下压制，然后将压制的压坯在真空条件下烧结，烧结温度控制在1350－1500℃，保温时间控制在1.5h；制得晶粒度分布范围宽的非均匀硬质合金9。
实施例10：
采用抑制剂制备非均匀结构硬质合金10，具体制备过程如下：
S1、配制WC－10.5％Co－1.0％抑制剂：除抑制剂配比不同外，其他同实施例1。
抑制剂由TiC、TaC和VN、ZrN四种混合组成，其中TiC与TaC加入量各为总质量的0.1％，VN与ZrN加入量各为总质量的0.4％。
S2、将湿磨混合料在10MPa压力下压制，然后将压制的压坯在真空条件下烧结，烧结温度控制在1350－1500℃，保温时间控制在1.5h；制得晶粒度分布范围宽的非均匀硬质合金10。
实施例11：
采用抑制剂制备非均匀结构硬质合金11，具体制备过程如下：
S1、配制WC－10.5％Co－0.8％抑制剂：除抑制剂配比不同外，其他同实施例1。
抑制剂为CrN，加入量为总质量的0.8％。
S2、将湿磨混合料在10MPa压力下压制，然后将压制的压坯在真空条件下烧结，烧结温度控制在1350－1500℃，保温时间控制在1.5h；制得晶粒度分布范围宽的非均匀硬质合金11。
实施例12：
采用抑制剂制备非均匀结构硬质合金12，具体制备过程如下：
S1、配制WC－10.5％Co－0.2％抑制剂：除抑制剂配比不同外，其他同实施例1。
抑制剂为Cr3C2，加入量为总质量的0.2％。
S2、将湿磨混合料在10MPa压力下压制，然后将压制的压坯在真空条件下烧结，烧结温度控制在1350－1500℃，保温时间控制在1.5h；制得晶粒度分布范围宽的非均匀硬质合金12。
对比例1：
不用抑制剂制备非均匀结构硬质合金13，具体制备过程如下：
S1、配制WC－10.5％Co：除不加入抑制剂外，其他同实施例2。
S2、将湿磨混合料在10MPa压力下压制，然后将压制的压坯在真空条件下烧结，烧结温度控制在1350－1500℃，保温时间控制在1.5h；制得晶粒度分布范围宽的非均匀硬质合金13。
对比例2：
不用中颗粒WC制备硬质合金14，具体制备过程如下：
S1、配制WC－10.5％Co－1.0％抑制剂：与实施例2相比，去除了中颗粒WC的加入，其他同实施例2。
S2、将湿磨混合料在10MPa压力下压制，然后将压制的压坯在真空条件下烧结，烧结温度控制在1350－1500℃，保温时间控制在1.5h；制得硬质合金14。
对比例3：
不用细颗粒WC制备硬质合金15，具体制备过程如下：
S1、配制WC－10.5％Co－1.0％抑制剂：与实施例2相比，去除了细颗粒WC的加入，其他同实施例2。
S2、将湿磨混合料在10MPa压力下压制，然后将压制的压坯在真空条件下烧结，烧结温度控制在1350－1500℃，保温时间控制在1.5h；制得硬质合金15。
测试例：
测定实施例1－12以及对比例1－3制得的15种硬质合金的性能，包括硬度、晶粒度、抗弯强度TRS和金相组织。
其中：硬度采用洛氏硬度计测定；粗晶晶粒度采用GB/T 6394－2017《金属平均晶粒度测定方法》中的方法测定；抗弯强度TRS采用万能材料试验机测定；金相组织采用GB/T3488.2－2018中硬质合金显微组织的金相测定，第2部分： WC晶粒尺寸的测量中的方法测定。结果如表1所示：
表1硬质合金的性能
Figure BDA0002701482060000101
Figure BDA0002701482060000111
表1中的粗晶晶粒度是指测定的硬质合金产品中粗晶的平均晶粒度。
结果分析：
(1)加入抑制剂对硬质合金中的晶粒度、硬度、强度的影响：
由实施例1－12与对比例1的测试结果对比可以看出，实施例1－12加了抑制剂制备的硬质合金的粗晶晶粒度在11.0μm以下，维氏硬度都在1120以上，抗弯强度在2520MPa以上，而对比例1不加抑制剂制备的硬质合金的粗晶晶粒度为 12.0μm，维氏硬度为1090，抗弯强度在2430MPa。由此可知，加入抑制剂可以使粗晶晶粒度变小，说明了加入的抑制剂达到了阻碍颗粒间的聚晶长大效果；加入抑制剂还可提高维氏硬度和抗弯强度，说明了加入的抑制剂还起到了固溶强化和弥散强化的效果。加入的抑制剂为MC和/或MN，其中M选自有色金属元素V、 Ta、Cr、Nb、Zr、Ti、Hf中的任意一种或几种。本发明通过采用抑制剂所制备的硬质合金，其硬度和抗弯强度得到了显著提高，晶粒分布范围宽、热导率极高、耐磨性能好，抗热疲劳与抗热冲击性能好，能够用于极端工况条件下软岩的连续开采等。
(2)抑制剂(MC和/或MN)的组份选择：
由实施例1－10与实施例11－12的测试结果可以看出，实施例1－10为MC－MN 双组份抑制剂制备的硬质合金，其粗晶晶粒度为8.0－10.3μm，维氏硬度为 1140－1270，抗弯强度在2600－2880MPa，而实施例11－12为MC/MN单组份抑制剂制备的硬质合金，其粗晶晶粒度为9.0/10.0μm，维氏硬度为1120/1140，抗弯强度为2580/2520MPa。由此可知，实施例1－10制备的硬质合金，其硬度和抗弯强度均大于实施例11－12，说明抑制剂选用MC－MN双组份(例1－10)比选用MC/MN 单组份抑制剂(例11－12)作用效果好。
(3)抑制剂MC－MN中的金属元素M选择：
由实施例2与实施例7－10的测试结果可以看出，虽然实施例2与实施例7－10 中双组份抑制剂含量同为0.2％MC－0.8％MN，但实施例2中的M同为Cr/Cr，其制备的硬质合金粗晶晶粒度为8.2μm，维氏硬度为1270，抗弯强度在2880MPa；；而实施例7－10中的M为Ta/Ti/V/Zr，其粗晶晶粒度为8.0－9.8μm，维氏硬度为 1140－1200，抗弯强度为2600－2640MPa。由此可知，实施例2制备的硬质合金，其硬度和抗弯强度均明显大于实施例7－10，说明实施例2中的抑制剂作用效果好于实施例7－10，即在硬质合金制备原料所加入的抑制剂MC－MN，其金属元素M 选用Cr比选用Ta/Ti/V/Zr等其他有色金属元素好。
(4)抑制剂Cr3C2－CrN双组份含量的优化选择：
实施例1－6同以Cr3C2－CrN双组份为抑制剂，由实施例1－6的测试结果可以看出，实施例2制备的硬质合金的粗晶晶粒度为8.2μm，维氏硬度为1270，抗弯强度在2880MPa，而实施例1及实施例3－6制备的硬质合金的粗晶晶粒度为 8.0－10.3μm，维氏硬度为1140－1240，抗弯强度为2620－2780MPa。由此可知，实施例2制备的硬质合金，其硬度和抗弯强度均明显大于实施例1及实施例3－6，说明实施例2中的抑制剂效果最好，即在硬质合金制备原料加入 0.2％Cr3C2－0.8％CrN，对所制备的硬质合金其维氏硬度和抗弯强度有更显著提高。
(5)WC原料晶粒粗中细搭配使用，对制备非均匀结构硬质合金的重要性：
实施例2与对比例2－3都加入了相同的抑制剂(0.2％Cr3C2－0.8％CrN)，其区别在于：实施例2的WC原料晶粒由粗、中、细搭配，即WC由30μm粗粒+3 μm中粒+0.1μm细粒WC组成，三者的质量配比为6.5：2.5：1；而对比例2的WC 原料晶粒仅为粗粒与细粒搭配，去除3μm中粒WC的加入；而对比例3的WC原料晶粒仅为粗粒与中粒搭配，去除0.1μm细粒WC的加入；从实施例2与对比例 2－3三者的测试结果可以看出，实施例2制备的硬质合金的粗晶晶粒度为8.2μm，维氏硬度为1270，抗弯强度在2880MPa，而对比例2－3制备的硬质合金的粗晶晶粒度为6.6/8.0μm，维氏硬度为720/640，抗弯强度为1240/1150MPa。由此可知，实施例2制备的硬质合金的粗晶晶粒度、硬度和抗弯强度均明显大于对比例 2－3，说明采用抑制剂技术还需与碳化钨粗中细三种晶粒的配合使用，才能制备出非均匀结构硬质合金。本发明通过采用抑制剂并配合碳化钨原料中不同粒度的优化配比(粗：中：细＝5－8：1－4：1－3)，可使具有碳化钨晶粒度呈非均匀的显微结构，加入的抑制剂既可以阻碍颗粒间的聚晶长大现象，又可以起到固溶强化和弥散强化的效果，在合金硬度提高的同时，又提升了合金强度和韧性，经抑制剂强化的非均匀结构合金能有效阻比裂纹的扩展，延长合金的使用寿命。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都涵盖在本发明范围内。

Claims (10)

1.一种高性能非均匀结构硬质合金，其特征在于：在非均匀结构硬质合金的制备原料中加入0.2－1.6wt％的抑制剂进行制备得到；所述非均匀结构硬质合金的粗晶晶粒度为＜11μm。
2.根据权利要求1所述的一种高性能非均匀结构硬质合金，其特征在于：所述的抑制剂为MC和/或MN，其中M选自有色金属元素的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的一种高性能非均匀结构硬质合金，其特征在于：所述的有色金属元素为V、Ta、Cr、Nb、Zr、Ti、Hf中的任意一种或几种。
4.根据权利要求2所述的一种高性能非均匀结构硬质合金，其特征在于：所述的抑制剂为0.1－0.6wt％MC和0.1－1.0wt％MN。
5.根据权利要求1所述的一种高性能非均匀结构硬质合金，其特征在于：所述非均匀结构硬质合金的制备原料，以质量份数计为：粗颗粒碳化钨5－8份、中颗粒碳化钨1－4份、细颗粒碳化钨粉末1－3份。
6.根据权利要求5所述的一种高性能非均匀结构硬质合金，其特征在于：所述粗颗粒碳化钨的费氏粒度为15－40μm，所述中颗粒碳化钨的费氏粒度为2－5μm，所述细颗粒碳化钨的费氏粒度为0.1－0.8μm。
7.权利要求1－6任一所述的一种高性能非均匀结构硬质合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将非均匀结构硬质合金的制备原料与0.2－1.6wt％的抑制剂、适量的粘结相，置于球磨机内湿磨混合，得到湿磨混合料；
S2、将湿磨混合料进行压制和烧结，制得高性能非均匀硬质合金。
8.根据权利要求7所述的一种高性能非均匀结构硬质合金的制备方法，其特征在于：步骤S1所述的粘结相选自钴、镍、铁中的一种或几种，粘结相的加入量占制备原料总质量的4－20％。
9.根据权利要求7所述的一种高性能非均匀结构硬质合金的制备方法，其特征在于：步骤S1所述的湿磨时间为6－20h。
10.根据权利要求7所述的一种高性能非均匀结构硬质合金的制备方法，其特征在于：步骤S2所述的压制和烧结，是将湿磨混合料在8－12MPa压力下压制，然后将压制的压坯在真空条件下烧结，烧结温度为1350－1500℃，保温时间为0.5－2h。
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