CN113462919A - 一种制备均匀弥散分布立方相的硬质合金方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制备均匀弥散分布立方相的硬质合金方法，本发明采用(Ti,W，Ta，Nb)C粉末制备硬质合金，其中，(TiC:WC)的摩尔比为(30:70)；(TaC：NbC)的摩尔比为(60:40)；(WC：(Ti,W，Ta,Nb)C：Co)的质量百分比为(13.3％：80.2％：6.5％)；将(Ti,W，Ta，Nb)C粉末添加到WC+Co基体中，通过球磨进行混料制备饱和固溶体；再对饱和固溶体进行烧结，得到(Ti,W，Ta，Nb)C立方相粒度不大于1μm弥散分布在WC+Co基体中；本发明制备的(Ti,W，Ta，Nb)C立方相细小，具有良好的红硬性和抗月牙洼磨损能力，解决了现有技术中，因粗大的(Ti,W，Ta，Nb)C固溶体难以充分提高合金的红硬性和抗月牙洼磨损能力的问题。

Description

一种制备均匀弥散分布立方相的硬质合金方法
技术领域
本发明涉及硬质合金技术领域，特别地是一种制备均匀弥散分布立方相的硬质合金方法。
背景技术
现有技术中，为了提高硬质合金切削刀具的红硬性和抗月牙洼磨损能力，往往在硬质合金切削刀片基体WC+Co中加入一定量的(Ti,W)C和(Ta,Nb)C。在烧结过程中发生以下反应：WC+(Ti,W)C(非饱和)→(Ti,W)C(饱和)，(Ta,Nb)C+(Ti,W)C(饱和)→(Ti,W，Ta，Nb)C，由此形成的立方相(Ti,W，Ta，Nb)C颗粒粗大，而且由于(Ti,W，Ta，Nb)C一般是以TiC为基体形成的固溶体，具有很高的硬度同时与钴的润湿性也较差，因此粗大的(Ti,W，Ta，Nb)C固溶体难以充分提高合金的红硬性和抗月牙洼磨损能力。
由于目前采用的(Ti,W)C和(Ta,Nb)C粉末粒度较为粗大(其中(Ti,W)C粉末Fsss粒度为3μm左右，而(Ta,Nb)C粉末为2μm左右)且在烧结过程中发生了相变反应：(Ta,Nb)C+(Ti,W)C(饱和)→(Ti,W，Ta，Nb)C，因此形成了粗大的(Ti,W，Ta，Nb)C立方相。本发明的目的在于使(Ti,W，Ta，Nb)C立方相细小，从而弥散分布在WC+Co基体中，具有良好的红硬性和抗月牙洼磨损能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有良好的红硬性和抗月牙洼磨损能力的制备均匀弥散分布立方相的硬质合金方法。
本发明通过以下技术方案实现的：
一种制备均匀弥散分布立方相的硬质合金方法，包括以下步骤：
步骤S1、采用(Ti,W，Ta，Nb)C粉末，其中，(TiC:WC)的摩尔比为(30:70)；(TaC：NbC)的摩尔比为(60:40)；将(Ti,W，Ta，Nb)C粉末添加到WC+Co基体中，通过球磨进行混料制备饱和固溶体；
步骤S2、将步骤S1制备的饱和固溶体进行烧结，得到(Ti,W，Ta，Nb)C立方相粒度不大于1μm弥散分布在WC+Co基体中。
进一步地，所述步骤S1中，(WC：(Ti,W，Ta,Nb)C：Co)的质量百分比为(13.3％：80.2％：6.5％)。
进一步地，所述球磨在酒精介质和惰性气体保护中进行，采用搅拌球磨设备和硬质合金研磨球，球料质量比为3:1，转速为250～300rpm，球磨时间为35-40小时。
进一步地，所述步骤S1中，WC粒度为2.4μm。
进一步地，所述步骤S2中，烧结温度为1300-1500℃。
进一步地，所述惰性气体是指氩气或氮气中的一种。
进一步地，所述步骤S2中还包括对(Ti,W，Ta，Nb)颗粒的破碎和过筛；所述破碎和过筛分别在充惰性气体的破碎机和在充惰性气体的振动筛中进行。
进一步地，所述球磨时间为36小时。
进一步地，所述烧结温度为1450℃。
本发明的有益效果：
本发明采用(Ti,W，Ta，Nb)C粉末制备硬质合金，其中，(TiC:WC)的摩尔比为(30:70)；(TaC：NbC)的摩尔比为(60:40)；将(Ti,W，Ta，Nb)C粉末添加到WC+Co基体中，通过球磨进行混料制备饱和固溶体；再对饱和固溶体进行烧结，得到(Ti,W，Ta，Nb)C立方相粒度不大于1μm弥散分布在WC+Co基体中；本发明制备的(Ti,W，Ta，Nb)C立方相细小，具有良好的红硬性和抗月牙洼磨损能力，解决了现有技术中，因粗大的(Ti,W，Ta，Nb)C固溶体难以充分提高合金的红硬性和抗月牙洼磨损能力的问题。
附图说明
图1为本发明实施例硬质合金烧结前的金相组织示意图；
图2为本发明实施例硬质合金烧结后的金相组织示意图。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此以本发明的示意下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此以本发明的示意性实施例及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
需要说明，在本发明中如涉及“第一”、“第二”的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
一种制备均匀弥散分布立方相的硬质合金方法，包括以下步骤：
步骤S1、采用(Ti,W，Ta，Nb)C粉末，其中，(TiC:WC)的摩尔比为(30:70)；(TaC：NbC)的摩尔比为(60:40)；将(Ti,W，Ta，Nb)C粉末添加到WC+Co基体中，通过球磨进行混料制备饱和固溶体；
步骤S2、将步骤S1制备的饱和固溶体进行烧结，得到(Ti,W，Ta，Nb)C立方相粒度不大于1μm弥散分布在WC+Co基体中。烧结前后的金相组织参照图1和图2。
具体的，本实施例方案中，所述步骤S1中，(WC：(Ti,W，Ta,Nb)C：Co)的质量百分比为(13.3％：80.2％：6.5％)。
具体的，本实施例方案中，所述球磨在酒精介质和惰性气体保护中进行，采用搅拌球磨设备和硬质合金研磨球，球料质量比为3:1，转速为250～300rpm，球磨时间为35-40小时。
具体的，本实施例方案中，所述步骤S1中，WC粒度为2.4μm。
具体的，本实施例方案中，所述步骤S2中，烧结温度为1300-1500℃。
具体的，本实施例方案中，所述惰性气体是指氩气或氮气中的一种。
具体的，本实施例方案中，所述步骤S2中还包括对(Ti,W，Ta，Nb)颗粒的破碎和过筛；所述破碎和过筛分别在充惰性气体的破碎机和在充惰性气体的振动筛中进行。
实施例1，具体的，本实施例方案中，所述球磨在酒精介质和惰性气体保护中进行，采用搅拌球磨设备和硬质合金研磨球，球料质量比为3:1，转速为250～300rpm，球磨时间为36小时。需要说明的是，充分利用搅拌球磨的高研磨破碎和高活化效率，充分认知和发挥高反应活性体系的非平衡状态能显著降低反应温度的特性。采用酒精介质，有效避免因纳米TiO2亲水性所导致的混合料难以干燥以及干燥后易成团、难破碎的问题。
具体的，本实施例方案中，所述步骤S2中，烧结温度为1450℃。需要说明的是，烧结温度和开始过烧温度之间的温度范围称为烧结温度范围，在烧结过程中通过确定烧结温度和烧结温度范围控制升温，有效避免坯体变形、软化、过烧膨胀，等烧结事故发生。
具体的，本实施例方案中，所述惰性气体是氮气。
具体的，本实施例方案中，所述步骤S2中还包括对(Ti,W，Ta，Nb)颗粒的破碎和过筛；所述破碎和过筛分别在充惰性气体的破碎机和在充惰性气体的振动筛中进行。
本发明采用(Ti,W，Ta，Nb)C粉末制备硬质合金，其中，(TiC:WC)的摩尔比为(30:70)；(TaC：NbC)的摩尔比为(60:40)；将(Ti,W，Ta，Nb)C粉末添加到WC+Co基体中，通过球磨进行混料制备饱和固溶体；再对饱和固溶体进行烧结，得到(Ti,W，Ta，Nb)C立方相粒度不大于1μm弥散分布在WC+Co基体中；本发明制备的(Ti,W，Ta，Nb)C立方相细小，具有良好的红硬性和抗月牙洼磨损能力，解决了现有技术中，因粗大的(Ti,W，Ta，Nb)C固溶体难以充分提高合金的红硬性和抗月牙洼磨损能力的问题。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种制备均匀弥散分布立方相的硬质合金方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、采用(Ti,W，Ta，Nb)C粉末，其中，(TiC:WC)的摩尔比为(30:70)；(TaC：NbC)的摩尔比为(60:40)；将(Ti,W，Ta，Nb)C粉末添加到WC+Co基体中，通过球磨进行混料制备饱和固溶体；
步骤S2、将步骤S1制备的饱和固溶体进行烧结，得到(Ti,W，Ta，Nb)C立方相粒度不大于1μm弥散分布在WC+Co基体中。
2.根据权利要求1所述的一种制备均匀弥散分布立方相的硬质合金方法，其特征在于：所述步骤S1中，(WC：(Ti,W，Ta,Nb)C：Co)的质量百分比为(13.3％：80.2％：6.5％)。
3.根据权利要求1所述的一种制备均匀弥散分布立方相的硬质合金方法，其特征在于：所述球磨在酒精介质和惰性气体保护中进行，采用搅拌球磨设备和硬质合金研磨球，球料质量比为3:1，转速为250～300rpm，球磨时间为35-40小时。
4.根据权利要求1所述的一种制备均匀弥散分布立方相的硬质合金方法，其特征在于：所述步骤S1中，WC粒度为2.4μm。
5.根据权利要求1所述的一种制备均匀弥散分布立方相的硬质合金方法，其特征在于：所述步骤S2中，烧结温度为1300-1500℃。
6.根据权利要求1所述的一种制备均匀弥散分布立方相的硬质合金方法，其特征在于：所述惰性气体是指氩气或氮气中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种制备均匀弥散分布立方相的硬质合金方法，其特征在于：所述步骤S2中还包括对(Ti,W，Ta，Nb)颗粒的破碎和过筛；所述破碎和过筛分别在充惰性气体的破碎机和在充惰性气体的振动筛中进行。
8.根据权利要求3所述的一种制备均匀弥散分布立方相的硬质合金方法，其特征在于：所述球磨时间为36小时。
9.根据权利要求5所述的一种制备均匀弥散分布立方相的硬质合金方法，其特征在于：所述烧结温度为1450℃。
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