CN115925434A - 碳化钨碳化铬复合材料及其制备方法和应用、刀具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种碳化钨碳化铬复合材料及其制备方法和应用、刀具，碳化钨碳化铬复合材料为包含碳化钨、碳化铬和碳纤维的烧结体，碳纤维具有类石墨结构，碳化钨和碳化铬负载在碳纤维上。上述碳化钨碳化铬复合材料，以具有类石墨结构的碳纤维为骨架，碳化钨和碳化铬负载在碳纤维骨架上，碳化钨能有效提高碳化钨碳化铬复合材料的抗弯硬度和耐磨性；搭配碳化铬，可有效提升碳化钨碳化铬复合材料的加工精度、耐磨性、耐腐蚀性、冲击韧性和抗弯强度，同时有效提升碳化钨碳化铬复合材料的热稳定性能；碳化钨、碳化铬和碳纤维共同作用，使碳化钨碳化铬复合材料的抗弯强度较高，冲击韧性和热稳定性能较好。
Description
技术领域
本发明涉及材料领域，特别涉及一种碳化钨碳化铬复合材料及其制备方法和应用、刀具。
背景技术
刀具包括车刀、铣刀、刨刀、钻头、镗刀，用于切削铸铁、有色金属、塑料、化纤、石墨、玻璃、石材和普通钢材，也可以用来切削耐热钢、不锈钢、高锰钢、工具钢等难加工的材料，要求刀具的抗弯强度较高，冲击韧性和热稳定性能较好。
传统的刀具种类包括金刚石刀具、立方氮化硼刀具和陶瓷刀具等；金刚石刀具的抗弯强度和冲击韧性较高，但其热稳定性能较差，在高温下硬度明显降低，且金刚石会与铁原子作用，使碳原子转化为石墨结构，导致刀具较易破坏；立方氮化硼刀具和陶瓷刀具的加工精度较高，但其抗弯强度和冲击韧性均较低。
因此，提供一种抗弯强度较高，冲击韧性和热稳定性能较好的刀具材料具有重要意义。
发明内容
基于此，本发明提供了一种抗弯强度较高，冲击韧性和热稳定性能较好的碳化钨碳化铬复合材料及其制备方法和应用、刀具。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下。
一种碳化钨碳化铬复合材料，所述碳化钨碳化铬复合材料为包含碳化钨、碳化铬和碳纤维的烧结体，所述碳纤维具有类石墨结构，所述碳化钨和所述碳化铬负载在所述碳纤维上。
在其中一些实施例中，碳化钨碳化铬复合材料中，所述碳化钨和所述碳化铬的总质量与所述碳纤维的质量比为(2～4):1。
在其中一些实施例中，碳化钨碳化铬复合材料中，所述碳化钨与所述碳化铬的质量比为(1～7):1。
在其中一些实施例中，碳化钨碳化铬复合材料中，所述碳化钨碳化铬复合材料还包括添加剂，所述添加剂选自钴、碳化钛和碳化钽中的至少一种。
在其中一些实施例中，碳化钨碳化铬复合材料中，所述碳化钨和所述碳化铬的总质量与所述添加剂的质量比为1:(0.01～0.15)。
本发明提供了一种碳化钨碳化铬复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将碳纤维依次进行编织和压制，制备连续碳纤维增强预制体，所述连续碳纤维增强预制体具有类石墨结构；
将碳化钨、碳化铬和水混合，制备第一浆料；
将所述连续碳纤维增强预制体和所述第一浆料混合，制备第二浆料；
将所述第二浆料依次进行干燥、压制、烧结及真空浸油。
在其中一些实施例中，碳化钨碳化铬复合材料的制备方法中，制备所述第一浆料步骤中，还包括加入钨金属和铬金属中的至少一种的步骤。
在其中一些实施例中，碳化钨碳化铬复合材料的制备方法中，制备所述第一浆料步骤中，还包括加入粘接剂的步骤，所述粘接剂选自机油、酒精和乙二醇中的至少一种。
本发明提供了上述碳化钨碳化铬复合材料或上述碳化钨碳化铬复合材料的制备方法制备的碳化钨碳化铬复合材料在制备刀具中的应用。
本发明提供了一种刀具，其材质包括上述碳化钨碳化铬复合材料或上述碳化钨碳化铬复合材料的制备方法制备的碳化钨碳化铬复合材料。
与现有技术相比较，本发明的碳化钨碳化铬复合材料具有如下有益效果：
上述碳化钨碳化铬复合材料，包含碳化钨、碳化铬和具有类石墨结构的碳纤维的烧结体，其中，以具有类石墨结构的碳纤维为骨架，碳化钨和碳化铬负载在碳纤维骨架上，碳化钨的化学稳定性能较好，摩擦系数较低，能有效提高碳化钨碳化铬复合材料的抗弯硬度和耐磨性；搭配碳化铬，可起到细化晶粒的作用，有效提升碳化钨碳化铬复合材料的加工精度、耐磨性、耐腐蚀性、冲击韧性和抗弯强度，且碳化铬的孔隙率较高，还能有效提升碳化钨碳化铬复合材料的热稳定性能；进一步地，类石墨结构具有高强度、高模量的特性，碳化钨和碳化铬负载于具有类石墨结构的碳纤维上，能进一步提升碳化钨碳化铬复合材料的抗弯硬度和热稳定性能；上述碳化钨碳化铬复合材料，碳化钨、碳化铬和具有类石墨结构的碳纤维共同作用，经烧结得到的碳化钨碳化铬复合材料的抗弯强度较高，冲击韧性和热稳定性能较好。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细的说明。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。应当理解，提供这些实施方式的目的是使对本发明公开内容理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本发明实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本发明实施例说明书公开的范围之内。具体地，本发明实施例说明书中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
本发明一实施方式提供了一种碳化钨碳化铬复合材料，碳化钨碳化铬复合材料为包含碳化钨、碳化铬和碳纤维的烧结体，碳纤维具有类石墨结构，碳化钨和碳化铬负载在碳纤维上。
可以理解，碳化钨和碳化铬均匀负载于具有类石墨结构的碳纤维上。
上述碳化钨碳化铬复合材料，包含碳化钨、碳化铬和具有类石墨结构的碳纤维的烧结体，其中，以具有类石墨结构的碳纤维为骨架，碳化钨和碳化铬负载在碳纤维骨架上，碳化钨的化学稳定性能较好，摩擦系数较低，能有效提高碳化钨碳化铬复合材料的抗弯硬度和耐磨性；搭配碳化铬，可起到细化晶粒的作用，有效提升碳化钨碳化铬复合材料的加工精度、耐磨性、耐腐蚀性、冲击韧性和抗弯强度，且碳化铬的孔隙率较高，还能有效提升碳化钨碳化铬复合材料的热稳定性能；进一步地，类石墨结构具有高强度、高模量的特性，碳化钨和碳化铬负载于具有类石墨结构的碳纤维上，能进一步提升碳化钨碳化铬复合材料的抗弯硬度和热稳定性能；上述碳化钨碳化铬复合材料，碳化钨、碳化铬和具有类石墨结构的碳纤维共同作用，经烧结得到的碳化钨碳化铬复合材料的抗弯强度较高，冲击韧性和热稳定性能较好。
在其中一些示例中，碳化钨碳化铬复合材料中，碳化钨和碳化铬的总质量与碳纤维的质量比为(2～4):1。
可以理解，碳化钨和碳化铬的总质量与碳纤维的质量比包括但不限于2:1、2.1:1、2.2:1、2.3:1、2.5:1、2.8:1、3:1、3.1:1、3.2:1、3.5:1、3.8:1、4:1。
在其中一些示例中，碳化钨碳化铬复合材料中，碳化钨与碳化铬的质量比为(1～7):1。
可以理解，碳化钨与碳化铬的质量比包括但不限于1:1、1.2:1、1.3:1、1.5:1、1.6:1、1.7:1、1.8:1、1.9:1、2:1、2.1:1、2.2:1、2.3:1、2.4:1、2.5:1、2.8:1、3:1、3.1:1、3.2:1、3.5:1、3.7:1、3.8:1、3.9:1、4:1、4.5:1、5:1、5.3:1、5.5:1、6:1、6.7:1、7:1。
在其中一些示例中，碳化钨碳化铬复合材料中，还包括添加剂，添加剂选自钴、碳化钛和碳化钽中的至少一种。
钴元素和碳化钛能进一步提升碳化钨碳化铬复合材料的冲击韧性及抗弯强度；碳化钽能抑制晶粒长大，有效提升碳化钨碳化铬复合材料的加工精度、耐磨性、耐腐蚀性、冲击韧性和抗弯强度。
可选地，添加剂为钴。
在其中一些示例中，碳化钨碳化铬复合材料中，添加剂与碳化钨和碳化铬均匀负载在碳纤维上。
在其中一些示例中，碳化钨碳化铬复合材料中，碳化钨和碳化铬的总质量与添加剂的质量比为1:(0.01～0.15)。
可以理解，添加剂与碳纤维的质量比包括但不限于1:0.01、1:0.015、1:0.02、1:0.03、1:0.04、1:0.05、1:0.06、1:0.07、1:0.08、1:0.09、1:0.1、1:0.11、1:0.13、1:0.14、1:0.15。
相应地，本发明一实施方式提供了一种碳化钨碳化铬复合材料的制备方法，包括以下步骤S10～S40。
可以理解，提供的碳化钨碳化铬复合材料的制备方法可以制备得到上述碳化钨碳化铬复合材料。
步骤S10：将碳纤维依次进行编织和压制，制备连续碳纤维增强预制体，连续碳纤维增强预制体具有类石墨结构。
在其中一些示例中，步骤S10中，压制的压力为1T～5T。
可以理解，压制的压力包括但不限于1T、1.5T、2T、3T、4T、5T。
可以理解，将碳纤维依次进行编织和压制后，得到的连续碳纤维增强预制体中存在未转化成类石墨结构的碳元素。
在其中一些示例中，步骤S10中，制备的连续碳纤维增强预制体中，未转化成类石墨结构的碳元素的质量含量为20％～30％。
步骤S20：将碳化钨、碳化铬和水混合，制备第一浆料。
在其中一些示例中，步骤S20制备第一浆料的步骤中，还包括加入添加剂的步骤，添加剂选自钴、碳化钛和碳化钽中的至少一种。
添加剂的加入，不仅可以提升碳化钨碳化铬复合材料的性能，还可进一步降低烧结温度，降低成本。
在其中一些示例中，步骤S20制备第一浆料的步骤中，还包括加入钨金属和铬金属中的至少一种的步骤。
可以理解，未转化成类石墨结构的碳元素会对碳化钨碳化铬复合材料的性能造成一定影响；在制备第一浆料的步骤中加入钨金属和铬金属中的至少一种，钨和铬与碳元素反应可分别生成碳化钨和碳化铬，使碳元素得到了充分利用，且碳化钨能在一定程度上降低烧结温度，有效降低成本；进一步可以理解，可以加入钨金属，或者加入铬金属，或者同时加入钨金属和铬金属。
进一步地，钨金属和铬金属以粉末的形式添加。
在其中一些示例中，步骤S20制备第一浆料的步骤中，钨金属和铬金属中的至少一种与碳纤维的质量比为(1～1.5):1。
在其中一些示例中，步骤S20制备第一浆料的步骤中，还包括加入粘接剂的步骤，粘接剂选自机油、酒精和乙二醇中的至少一种。
可选地，粘接剂为酒精。
可以理解，粘接剂后续经烧结后转化为碳元素，可与钨、铬金属反应分别生成碳化钨、碳化铬。
进一步可以理解，最终制得的碳化钨碳化铬连续相复合材料中的碳化钨，包括步骤S20直接添加的碳化钨，钨金属和碳纤维中未转化成类石墨结构的碳元素反应生成的碳化钨，以及粘接剂与钨金属反应生成的碳化钨；同理，最终制得的碳化钨碳化铬连续相复合材料中的碳化铬包括步骤S20直接添加的碳化铬，以及铬金属和碳纤维中未转化成类石墨结构的碳元素反应生成的碳化铬，以及粘接剂与铬金属反应生成的碳化铬。
还可理解，最终制得的碳化钨碳化铬连续相复合材料中，碳化钨包括步骤S20直接添加的碳化钨，以及钨金属反应生成的碳化钨；碳化铬包括步骤S20直接添加的碳化铬，以及铬金属反应生成的碳化铬。
在其中一些示例中，步骤S20中，碳化钨、碳化铬和添加剂的总质量与粘接剂的质量比为1:(0.005～0.5)。
可以理解，当无添加时，此时碳化钨和碳化铬的总质量与粘接剂的质量比为1:(0.005～5)；进一步可理解，碳化钨、碳化铬和添加剂的总质量与粘接剂的质量比包括但不限于1:0.005、1:0.01、1:0.015、1:0.02、1:0.03、1:0.04、1:0.05、1:0.06、1:0.07、1:0.08、1:0.09、1:0.1、1:0.11、1:0.13、1:0.15、1:0.5。
在其中一些示例中，步骤S20制备第一浆料的步骤中，碳化钨和碳化铬以粉末形式进行添加。
在其中一些示例中，步骤S20中，碳化钨的粒径为10nm～100μm。
可以理解，碳化钨的粒径包括但不限于10nm、50nm、100nm、200nm、500nm、800nm、1μm、5μm、20μm、50μm、70μm、80μm、100μm。
在其中一些示例中，步骤S20中，碳化铬的粒径为10nm～100μm。
可以理解，碳化铬的粒径包括但不限于10nm、50nm、100nm、200nm、500nm、800nm、1μm、5μm、20μm、50μm、70μm、80μm、100μm。
可以理解，碳化钨和碳化铬的粒径可以根据刀具所需的精度进行调整，刀具对应的是粗加工可选用粒径较大的粉末，对应的是精加工则选用粒径较小的粉末。
在其中一些示例中，步骤S20中，将碳化钨、碳化铬和水混合后，进行搅拌，制备第一浆料。
步骤S30：将连续碳纤维增强预制体和第一浆料混合，制备第二浆料。
在其中一些示例中，步骤S30中，将连续碳纤维增强预制体和第一浆料混合，于真空环境下静置。
进一步地，静置至无气泡产生。
可以理解，第二浆料中，碳化钨、碳化铬填充于连续碳纤维增强预制体的空隙。
步骤S40：将第二浆料依次进行第一干燥、压制和烧结。
在其中一些示例中，步骤S40中，第一干燥的温度为100℃～120℃，时间为2h～5h。
在其中一些示例中，步骤S40中，压制的压力为1T～5T。可选地，压制的压力为1T。
在其中一些示例中，步骤S40中，还包括将压制后得到的生坯进行第二干燥，再进行烧结。
在其中一些示例中，步骤S40中，第二干燥的温度为120℃～180℃，时间为1h～5h。
可以理解，第二干燥的温度包括但不限于120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃；时间包括但不限于1h、2h、3h、4h、5h。
可选地，第二干燥的温度为150℃，时间为2h。
在其中一些示例中，步骤S40中，烧结的温度为1100℃～1450℃，时间为8h～15h。
可以理解，步骤S40中，烧结的温度包括但不限于1100℃、1150℃、1200℃、1250℃、1280℃、1300℃、1350℃、1400℃、1450℃，烧结的时间包括但不限于8h、9h、10h、11h、12h、13h、14h、15h。
在其中一些示例中，步骤S40中，烧结步骤在充满氢气的感应炉中进行。
在其中一些示例中，步骤S40中，感应炉冷区段通入氩气。
感应炉冷区段通入氩气，可避免生坯被氧化。
在其中一些示例中，步骤S40中，还包括将烧结得到的坯体进行真空浸油的步骤。
进一步地，真空浸油的时间为10min～20min。可选地，真空浸油的时间为15min。
上述碳化钨碳化铬复合材料的制备方法制备得到的碳化钨碳化铬复合材料在高温下的化学稳定性较高，使得在高温下的硬度、耐磨性和韧性较高，摩擦系数较低，抗氧化性、耐蚀性能和防爆性能较好，且质量较轻，外观较好，具有金属光泽，以及制备方法简单，原料成本较低。
本发明一实施方式提供了上述碳化钨碳化铬复合材料或上述的碳化钨碳化铬复合材料的制备方法制备的碳化钨碳化铬复合材料在制备刀具中的应用。
本发明另一实施方式提供了一种刀具，其材质包含上述碳化钨碳化铬复合材料或上述的碳化钨碳化铬复合材料的制备方法制备的碳化钨碳化铬复合材料。
上述碳化钨碳化铬复合材料用于制备刀具，可赋予刀具较高的抗弯强度，以及较好的冲击韧性和热稳定性能，从而能有效延长刀具的使用寿命。
在其中一些实施例中，刀具包括但不限于车刀、铣刀、刨刀、钻头、镗刀。
在其中一些实施例中，刀具的材质可为上述的碳化钨碳化铬复合材料或上述的碳化钨碳化铬复合材料的制备方法制备的碳化钨碳化铬复合材料，即采用上述的碳化钨碳化铬复合材料或上述的碳化钨碳化铬复合材料的制备方法制备的碳化钨碳化铬复合材料直接制备刀具。在另一些实施例中，刀具的材质除了包含上述的碳化钨碳化铬复合材料或上述的碳化钨碳化铬复合材料的制备方法制备的碳化钨碳化铬复合材料，还可包括其他材料。
具体实施例
以下按照本发明的碳化钨碳化铬复合材料及其制备方法和应用、刀具举例，可理解，本发明的碳化钨碳化铬复合材料及其制备方法和应用、刀具并不局限于下述实施例。
实施例1
(1)将碳纤维用三维编织的方法进行加工，得到3D连续碳纤维增强预制体，含有类石墨结构；
(2)将碳化钨粉、碳化铬粉、钴粉、钨粉、铬粉、酒精按质量比为20:15:4.5:6:6:0.5与去离子水在搅拌器中混合搅拌，制得第一浆料；
(3)按照碳化钨和碳化铬的总质量(包含碳化钨粉、碳化铬粉、以及钨粉和铬粉分别转化得到的碳化钨和碳化铬的质量)与具有石墨结构的碳纤维的质量比为4:1的比例，将步骤(1)制备的3D连续碳纤维增强预制体和步骤(2)制备的第一浆料混合，真空环境下静置，直至无气泡产生，得到第二浆料；
(4)将步骤(3)制备的第二浆料于100℃进行干燥处理，得到碳化钨碳化铬复合颗粒；
(5)将步骤(4)制备的碳化钨碳化铬复合颗粒放入模具，在1T压力下压制成型，形成碳化钨碳化铬复合生坯；
(6)将步骤(5)制备的碳化钨碳化铬复合生坯经100℃干燥、1450℃烧结，得到孔隙率为10％的碳化钨碳化铬复合坯体；复合坯体中，碳化钨与碳化铬的质量比约为1.2:1，碳化钨和碳化铬的总质量与添加剂钴的质量比为1:093；计算方式如下：
W的分子量为183.85，WC的分子量为195.85，Cr的分子量为52，Cr3C2的分子量为180；按质量份数计，碳化钨的质量为：20+(6÷183.85)×195.85＝26.4；碳化铬的质量为：15+(6÷52)÷3×180＝21.9；碳化钨与碳化铬的质量比为26.4:21.9≈1.2:1；碳化钨和碳化铬的总质量与添加剂钴的质量比为(26.4+21.9):4.5≈1:09；
(7)将步骤(6)制备的碳化钨碳化铬复合坯体经真空浸油后，获得碳化钨碳化铬连续相复合材料。
实施例2
与实施例1的制备方法基本相同，不同点在于，步骤(2)中，碳化钨粉、碳化铬粉、钴粉、钨粉、铬粉、酒精的质量比为70:25:4.5:6:6:0.5；相应地，步骤(6)复合坯体中，碳化钨与碳化铬的质量比约为2.4:1，碳化钨和碳化铬的总质量与添加剂钴的质量比为1:0.04。
实施例3
与实施例1的制备方法基本相同，不同点在于，步骤(2)中，碳化钨粉、碳化铬粉、钴粉、钨粉、铬粉、酒精的质量比为60:35:4.5:10:10:0.5；相应地，步骤(6)复合坯体中，按质量份数计，碳化钨的质量为：60+(10÷183.85)×195.85＝70.7；碳化铬的质量为：35+(10÷52)÷3×180＝46.6；碳化钨与碳化铬的质量比为70.7:46.6≈1.7:1；碳化钨和碳化铬的总质量与添加剂钴的质量比为(70.7+46.6):4.5≈1:0.04。
实施例4
与实施例1的制备方法基本相同，不同点在于，步骤(2)中，碳化钨粉、碳化铬粉、钴粉、钨粉、铬粉、酒精的质量比为80:12:7.5:10:10:0.5；相应地，步骤(6)复合坯体中，按质量份数计，碳化钨的质量为：80+(10÷183.85)×195.85＝90.7；碳化铬的质量为：12+(10÷52)÷3×180＝23.6；碳化钨与碳化铬的质量比为90.7:23.6≈3.8:1；碳化钨和碳化铬的总质量与添加剂钴的质量比为(70.7+46.6):7.5≈1:0.07。
实施例5
与实施例1的制备方法基本相同，不同点在于，步骤(2)中，碳化钨粉、碳化铬粉、钴粉、钨粉、铬粉、酒精的质量比为70:20:9.5:10:10:0.5；相应地，步骤(6)复合坯体中，按质量份数计，碳化钨的质量为：70+(10÷183.85)×195.85＝80.7；碳化铬的质量为：20+(10÷52)÷3×180＝31.6；碳化钨与碳化铬的质量比为80.7:31.6≈3.8:1；碳化钨和碳化铬的总质量与添加剂钴的质量比为(80.7+31.6):9.5≈1:0.08。
实施例6
与实施例1的制备方法基本相同，不同点在于，步骤(2)中，碳化钨粉、碳化铬粉、钴粉、钨粉、铬粉、酒精的质量比为60:25:14.5:10:10:0.5；相应地，步骤(6)复合坯体中，按质量份数计，碳化钨的质量为：60+(10÷183.85)×195.85＝70.7；碳化铬的质量为：25+(10÷52)÷3×180＝36.6；碳化钨与碳化铬的质量比为70.7:36.6≈1.9:1；碳化钨和碳化铬的总质量与添加剂钴的质量比为(70.7+36.6):14.5≈1:0.14。
实施例7
与实施例1的制备方法基本相同，不同点在于，步骤(2)中，碳化钨粉、碳化铬粉、钴粉、酒精的质量比为80:15:4.5:0.5；步骤(6)复合坯体中，碳化钨与碳化铬的质量比约为5.3:1；碳化钨和碳化铬的总质量与添加剂钴的质量比约为1:0.05。
实施例8
与实施例1的制备方法基本相同，不同点在于，步骤(3)中，碳化钨和碳化铬的总质量与碳纤维的质量比为2:1。
实施例9
与实施例1的制备方法基本相同，不同点在于，步骤(3)中，碳化钨和碳化铬的总质量与碳纤维的质量比为3:1。
对比例1
与实施例1的制备方法基本相同，不同点在于，无3D连续碳纤维增强预制体，具体如下：
(1)将碳化钨粉、碳化铬粉、钴粉、酒精按质量比为80:15:4.5:0.5与去离子水在搅拌器中混合搅拌，制得浆料，在真空环境下静置，直至无气泡产生，于100℃进行干燥处理，直至水份蒸干，得到碳化钨碳化铬复合颗粒；
(2)将步骤(1)制备的碳化钨碳化铬复合颗粒放入模具，在1T压力下压制成型，形成碳化钨碳化铬复合生坯；
(3)将步骤(2)制备的碳化钨碳化铬复合生坯经100℃干燥、1450℃烧结，得到碳化钨碳化铬复合坯体；
(4)将步骤(3)制备的碳化钨碳化铬复合坯体经真空浸油后，获得碳化钨碳化铬连续相复合材料。
对比例2
与实施例1的制备方法基本相同，不同点在于，省略步骤(1)，步骤(3)中直接将步骤(1)中的原料碳纤维和步骤(2)制备的第一浆料混合。
对比例3
与实施例1的制备方法基本相同，不同点在于，将实施例步骤(2)中的碳化铬替换成等量的碳化钽。
对比例4
与实施例1的制备方法基本相同，不同点在于，将实施例步骤(2)中的碳化铬替换成等量的碳化硼。
测试各实施例和对比例制备的复合材料的性能，测试标准参考密度GB/T6646-2007，要求：密度＞9g/cm3，硬度50HRC～70HRC，开孔率＞10％；结果如表1所示。
表1
从表1可知，相比对比例，实施例制得的碳化钨碳化铬连续相复合材料的开孔率较高，复合材料的散热性能较好，即复合材料的热稳定性能较好；以及弯曲强度较高，冲击韧性较好，且密度和硬度符合要求；而对比例1～2制得的复合材料的弯曲强度较低；对比例3硬度和开孔率部分和要求；且对比例4，将碳化铬替换成等量的碳化硼，虽然氮化硼具有高硬度、高耐磨性，以及热稳定性和导热性能较好，但在加工过程中会形成碳缺陷，导致蹦刀、裂纹或则刀片断裂。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，便于具体和详细地理解本发明的技术方案，但并不能因此而理解为对发明专利保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。应当理解，本领域技术人员在本发明提供的技术方案的基础上，通过合乎逻辑的分析、推理或者有限的试验得到的技术方案，均在本发明所附权利要求的保护范围内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求的内容为准，说明书可以用于解释权利要求的内容。
Claims (10)
1.一种碳化钨碳化铬复合材料，其特征在于，所述碳化钨碳化铬复合材料为包含碳化钨、碳化铬和碳纤维的烧结体，所述碳纤维具有类石墨结构，所述碳化钨和所述碳化铬负载在所述碳纤维上。
2.如权利要求1所述的碳化钨碳化铬复合材料，其特征在于，所述碳化钨和所述碳化铬的总质量与所述碳纤维的质量比为(2～4):1。
3.如权利要求1所述的碳化钨碳化铬复合材料，其特征在于，所述碳化钨与所述碳化铬的质量比为(1～7):1。
4.如权利要求1～3任一项所述的碳化钨碳化铬复合材料，其特征在于，所述碳化钨碳化铬复合材料还包括添加剂，所述添加剂选自钴、碳化钛和碳化钽中的至少一种。
5.如权利要求4所述的碳化钨碳化铬复合材料，其特征在于，所述碳化钨和所述碳化铬的总质量与所述添加剂的质量比为1:(0.01～0.15)。
6.一种碳化钨碳化铬复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将碳纤维依次进行编织和压制，制备连续碳纤维增强预制体，所述连续碳纤维增强预制体具有类石墨结构；
将碳化钨、碳化铬和水混合，制备第一浆料；
将所述连续碳纤维增强预制体和所述第一浆料混合，制备第二浆料；
将所述第二浆料依次进行干燥、压制、烧结及真空浸油。
7.如权利要求6所述的碳化钨碳化铬复合材料的制备方法，其特征在于，制备所述第一浆料步骤中，还包括加入钨金属和铬金属中的至少一种的步骤。
8.如权利要求6～7任一项所述的碳化钨碳化铬复合材料的制备方法，其特征在于，制备所述第一浆料步骤中，还包括加入粘接剂的步骤，所述粘接剂选自机油、酒精和乙二醇中的至少一种。
9.如权利要求1～5任一项所述的碳化钨碳化铬复合材料或权利要求6～8任一项所述的碳化钨碳化铬复合材料的制备方法制备的碳化钨碳化铬复合材料在制备刀具中的应用。
10.一种刀具，其特征在于，其材质包括如权利要求1～5任一项所述的碳化钨碳化铬复合材料或权利要求6～8任一项所述的碳化钨碳化铬复合材料的制备方法制备的碳化钨碳化铬复合材料。
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Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5470807A (en) * | 1995-03-17 | 1995-11-28 | Industrial Technology Research Institute | Chromium carbide based ceramics composite block gauge |
| US5580833A (en) * | 1994-10-11 | 1996-12-03 | Industrial Technology Research Institute | High performance ceramic composites containing tungsten carbide reinforced chromium carbide matrix |
| JP2001270015A (ja) * | 2000-03-23 | 2001-10-02 | Tocalo Co Ltd | 耐摩耗性に優れるプラスチック基複合材料およびその製造方法 |
| JP2006137143A (ja) * | 2004-11-15 | 2006-06-01 | Tocalo Co Ltd | プラスチック基複合材料およびその製造方法 |
| CN103540823A (zh) * | 2013-10-17 | 2014-01-29 | 常熟市良益金属材料有限公司 | 一种硬质合金 |
| CN105418123A (zh) * | 2016-01-11 | 2016-03-23 | 山东理工大学 | 合脂分散碳化钨碳化硼-碳纤维摩擦材料的制备方法 |
| CN111020335A (zh) * | 2018-10-10 | 2020-04-17 | 江苏聚鑫电气有限公司 | 一种在高温下仍具有较好的切削性能的硬质合金 |
| CN112239368A (zh) * | 2020-10-12 | 2021-01-19 | 湖南金博碳素股份有限公司 | 碳/碳复合材料及其制备方法、应用和碳/碳加热器 |
| CN113186473A (zh) * | 2021-04-14 | 2021-07-30 | 江苏盖特钨业科技有限公司 | 一种碳化钨钴硬质合金及其制备方法 |
| CN115094287A (zh) * | 2022-06-22 | 2022-09-23 | 齐鲁工业大学 | 一种表面自生成微织构的叠层金属陶瓷刀具材料及其制备方法 |
| CN115124346A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-09-30 | 湖南金博碳素股份有限公司 | 复合材料及其制备方法和应用 |
-
2022
- 2022-12-20 CN CN202211640256.XA patent/CN115925434B/zh active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5580833A (en) * | 1994-10-11 | 1996-12-03 | Industrial Technology Research Institute | High performance ceramic composites containing tungsten carbide reinforced chromium carbide matrix |
| US5470807A (en) * | 1995-03-17 | 1995-11-28 | Industrial Technology Research Institute | Chromium carbide based ceramics composite block gauge |
| JP2001270015A (ja) * | 2000-03-23 | 2001-10-02 | Tocalo Co Ltd | 耐摩耗性に優れるプラスチック基複合材料およびその製造方法 |
| JP2006137143A (ja) * | 2004-11-15 | 2006-06-01 | Tocalo Co Ltd | プラスチック基複合材料およびその製造方法 |
| CN103540823A (zh) * | 2013-10-17 | 2014-01-29 | 常熟市良益金属材料有限公司 | 一种硬质合金 |
| CN105418123A (zh) * | 2016-01-11 | 2016-03-23 | 山东理工大学 | 合脂分散碳化钨碳化硼-碳纤维摩擦材料的制备方法 |
| CN111020335A (zh) * | 2018-10-10 | 2020-04-17 | 江苏聚鑫电气有限公司 | 一种在高温下仍具有较好的切削性能的硬质合金 |
| CN112239368A (zh) * | 2020-10-12 | 2021-01-19 | 湖南金博碳素股份有限公司 | 碳/碳复合材料及其制备方法、应用和碳/碳加热器 |
| CN113186473A (zh) * | 2021-04-14 | 2021-07-30 | 江苏盖特钨业科技有限公司 | 一种碳化钨钴硬质合金及其制备方法 |
| CN115124346A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-09-30 | 湖南金博碳素股份有限公司 | 复合材料及其制备方法和应用 |
| CN115094287A (zh) * | 2022-06-22 | 2022-09-23 | 齐鲁工业大学 | 一种表面自生成微织构的叠层金属陶瓷刀具材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (7)
| Title |
|---|
| REID, AS等: "HIGH-TEMPERATURE REACTIONS OF TUNGSTEN CARBIDE-COBALT TOOL MATERIAL WITH MDF", 《FOREST PRODUCTS JOURNAL》 * |
| 余畅等: "WC+Cr3C2增强铁基合金激光熔覆涂层磨损性能", 《金属热处理》 * |
| 宋金鹏;肖利民;吕明;高姣姣;: "烧结温度对短切碳纤维增强WC-TaC-C_(sf)刀具材料组织及性能的影响", 热加工工艺, no. 24 * |
| 尹健等: "预制体中添加碳化钨的C/C复合材料结构与烧蚀性能", 《固体火箭技术》 * |
| 张立: "WC添加方式对Cr3C2基硬质合金性能的影响", 《硬质合金》 * |
| 蒋小郎等: "碳热还原法制备Cr3C2-WC复合粉末的研究", 《万方数据》 * |
| 高姣姣;宋金鹏;王金龙;梁国星;: "短切碳纤维含量对WC基复合陶瓷刀具材料微观组织及力学性能的影响", 热加工工艺, no. 16 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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