CN117794663A

CN117794663A - 硬质合金材料

Info

Publication number: CN117794663A
Application number: CN202280032192.7A
Authority: CN
Inventors: H·弗里德里希斯; B·菲利普; D·赫梅利克; 请求不公布姓名; U·克雷默; A·哈勒尔; T·希尔格特
Original assignee: Betek GmbH and Co KG
Current assignee: Betek GmbH and Co KG
Priority date: 2021-05-03
Filing date: 2022-04-21
Publication date: 2024-03-29
Also published as: DE102021111371A1; EP4334054A1; CA3216670A1; TW202309306A; AU2022269187A1; WO2022233590A1; JP2024517826A

Abstract

本发明涉及一种硬质合金材料，特别是硬质金属，其含有分散形式的碳化钨和粘结相，所述分散形式的碳化钨为70wt％至95wt％，所述粘结相包括金属粘结材料和金属间相材料，其中金属粘结材料在硬质合金材料中的比例为2wt％至28wt％，其中金属间相材料在硬质合金材料中的比例为2wt％至28wt％，其中金属粘结材料包括Co，其中金属间相材料根据结构式(M，Y)₃(Al，X)形成，其中M＝Ni，Y＝Co和/或另一种成分，X＝钨和/或另一种成分。这种硬质合金材料的特征是具有特别好的耐磨性。

Description

硬质合金材料

技术领域

本发明涉及一种硬质合金材料，特别是硬质金属，其含有70至95wt％的分散形式的碳化钨以及粘结相，其中粘结相包含金属粘结材料，特别是Co。

背景技术

EP 2 691 198 B1描述了这种硬质合金材料，即硬质金属体，以及用于其制备的方法。根据该已知方法，将包含粗粒碳化钨的粉末、超化学计量比例的碳和钴粉末混合。此外，将粉末状钨添加到上述粉末中。钨粉末和钴粉末具有约1μm的平均粒度。粗粒碳化钨具有40.8μm的平均粒度。

然后将该粉末在球磨机中研磨并加入己烷和石蜡。由该混合物压制生坯，且随后将该生坯烧结。在烧结过程之后，对所获得的硬质合金材料进行热处理，将其加热至600℃并在该温度下保持达10小时。

在随后的冷却过程之后，分析硬质合金材料。发现在硬质合金材料的粘结相中存在纳米颗粒，其中纳米颗粒具有小于10nm的尺寸。纳米颗粒由η相(Co₃W₃C)或(Co₆W₆C)或θ相(Co₂W₄C)形成。纳米颗粒的粒度小于10nm。

已经表明，纳米颗粒伴随着粘结相的增强。这可以增加硬质合金材料的硬度。这些材料的缺点是纳米颗粒缺乏热稳定性。结果，它们仅在有限的程度上适用于高温应用或适用于发生高温输入的应用。

在岩石加工以及沥青和混凝土铣刨期间，摩擦在工具表面上产生非常高的温度。硬质材料碳化钨在这些温度下具有高的热硬度，并且受其影响不那么大。然而，金属粘结剂的强度在这些温度下急剧下降。金属粘结剂的强度降低导致增加的磨料磨损和/或粘结相的挤出，这是由于应用施加的应力所导致的。结果，硬质金属不能再保持碳化钨晶粒。

发明内容

本发明解决了这样的问题：提供硬质合金材料(特别是硬质金属)，该硬质合金材料具有改善的耐磨性并且同时具有高断裂强度。

本发明的这个问题通过权利要求1的特征解决。因此，提出了一种硬质合金材料，特别是硬质金属，其含有70至95wt％的分散形式的碳化钨和粘结相，其中粘结相包括金属粘结材料并且在至少一部分硬质合金材料中包含金属间相材料，其中金属粘结材料在硬质合金材料中的比例为1至28wt％，其中金属间相材料在硬质合金材料中的比例为1至28wt％，其中所述金属粘结材料包含Co，并且其中所述金属间相材料根据结构式(M，Y)₃(Al，X)形成，其中M＝Ni，Y＝Co和/或另一种成分，并且X＝钨和/或另一种成分。

根据本发明，提出一种硬质合金材料，特别是硬质金属，其具有增强的粘结相。粘结相通过金属间相材料增强。金属间相材料在金属粘结剂中形成结晶嵌入物。

该金属间相材料与其所插入的金属粘结材料相比具有显著更高的强度。在暴露于磨损冲击的硬质合金材料的表面处，金属间相材料当其用于例如地面加工工具中时减少了金属粘结材料的侵蚀或挤出。

地面加工工具和松散的土壤材料以及剩余的土壤材料的运动在硬质合金材料上引起研磨和机械应力。碳化钨晶粒对这种磨损冲击提供足够的耐磨性。在这种情况下的问题是，粘结材料具有比碳化钨显著更低的强度。根据本发明，因为金属间相材料现在集成在粘结相中，所以防止了金属粘结材料的任何快速侵蚀或挤出。

此外，令人惊讶的是，金属间相材料还显示出增强硬质合金材料的内部结构。如果发生强冲击应力，则金属间相材料的晶体减少或防止互连粘结相区域中的碳化钨颗粒的任何滑动，并从而减少或防止粘结相的任何过度塑性变形。特别是，金属间相材料的各个晶体彼此支撑。这具有显著的优点，特别是在高工具温度下，因为在这样的温度下，粘结相中钴的强度降低，但是金属间相材料仍然可靠地为粘结材料提供足够的支撑效果。

总之，已经表明，基于根据本发明的解决方案可以实现硬质合金材料的耐磨性的显著增加。试验已经表明，例如，以用于道路铣刨机的圆形刀头的刀尖的形式使用根据本发明的硬质合金材料将导致耐磨性增加高达50％！已经表明，当铣刨道路表面(沥青和混凝土)时，可以实现耐磨性的这种显著增加。

根据本发明的硬质合金材料可特别用于设计用于加工、松动、输送和加工植物基或矿物材料或建筑材料的工具的工作区域，特别是在农业或林业或道路建设、采矿或隧道建设的区域中。

根据本发明，在硬质合金材料中金属粘结材料的量为1至28wt％，优选1至19wt％。在此情况下，除了不可避免的杂质之外，所有或几乎所有的这种金属粘结材料可以由Co形成。

还可以设想到的是，除了不可避免的杂质之外，粘结材料还含有除Co之外的其他成分，特别是溶解的W、C、Ni、Al和/或Fe。

根据本发明，金属间相材料根据结构式(M，Y)₃(Al，X)形成，其中M＝Ni，Y＝Co和/或另一种成分，并且X＝钨和/或另一种成分。

优选地，至少对于金属间相材料的大多数晶体，Y＝Co并且X＝W。

另外，对于一些或全部晶格，可以存在(Al，X)，使得X以W和Mo和/或Nb和/或Ti和/或Ta和/或Cr和/或V的形式存在。

根据本发明，可以规定粘结相包含两种或更多种金属间相材料或仅一种金属间相材料。

如果存在两种或更多种相材料，则根据本发明，硬质合金材料中所有金属间相材料的总比例仍然为1至28wt％。

根据本发明的硬质合金材料的特征可以在于，粘结相中金属间相材料的比例在从25wt％至70wt％的范围，优选在从30wt％至70wt％的范围，更优选在从35wt％至60wt％的范围，特别优选在从40wt％至50wt％的范围。

换句话说，例如，对于在粘结相中的金属间相材料的比例为从30wt％至70wt％范围的情况，粘结相的从70wt％至30wt％范围的剩余比例可以由金属粘结材料形成，其可以包括Co和任选地根据以上解释说明的其他成分。

在金属间相材料的比例为30wt％至70wt％的范围，形成了硬质合金材料，其可用于部件的磨损保护的宽范围应用。例如，可实施磨损保护应用，其中硬质合金材料可用于表面的表面硬化，例如高性能筛网中的筛网支撑件，例如在沥青砂的加工中。根据本发明的应用也可以设想到的是，地面加工工具的表面被硬质合金材料部分地覆盖。

根据本发明的硬质合金材料的特征还在于，粘结相中金属间相材料的比例在从35wt％至60wt％的范围。换句话说，粘结相的从65wt％至40wt％的范围的剩余部分由金属粘结材料形成，其可以包括Co和任选的根据上述解释说明的其他成分。可用于制造复杂的地面加工工具(其中甚至强的冲击型载荷也经常作用在该工具上)的硬质合金材料形成为在金属间相材料的比例在从35wt％至60wt％的范围。例如，挖掘机铲的铲斗齿、破碎机的工具、粉碎机、碾压机、铣刨机、钻机可以配备有一种或多种这样的硬质合金材料。

根据本发明的硬质合金材料的特征还可以在于，粘结相中金属间相材料的比例在从40wt％至50wt％的范围。换句话说，在从60wt％至50wt％的范围的粘结相的剩余部分由金属粘结材料形成，其可以包括Co和任选的根据上述解释说明的其他成分。可以用于制造高性能工具的硬质合金材料形成为金属间相材料的比例在从40wt％至50wt％的范围，所述高性能工具为例如用于地面处理的切割元件(例如圆形刀头)、土壤螺旋钻或农业地面加工工具(犁刀、耕作刀头、旋转耙齿……)。在本文中，可以设想到的是，例如，这种圆形刀头的切割端部由根据本发明的硬质合金材料制成的材料体构成。

根据本发明，可以规定金属粘结材料和/或金属间相材料包含Nb和/或Ti和/或Ta，和/或Mo和/或V和/或Cr，其中优选这些材料中的一种或多种溶解和/或作为碳化物存在于粘结相中。

然而，还可以设想到的是，上述成分中的一种或多种整合到至少部分金属间相材料的晶格中。例如，钛原子(或上面所提及组的另一种材料)占据金属间相材料的晶格中Al或W的晶格位点，并且与W一样，提高金属间相材料的沉淀温度。一方面，这允许金属间相材料更有效地沉淀，因为沉淀已经在更高的温度下开始并且扩散速率在此显著更高。此外，由于该措施，烧结过程可以针对碳含量按化学计量设定，因为钛(或上述其他材料)接任钨的作用。另一方面，该措施可以显著增加硬质合金材料的高温强度。

根据本发明的一个设计变型，可以规定将碳含量按化学计量或还按亚化学计量设定。这种措施防止或最小化由于过化学计量的碳含量而导致的在烧结材料中的石墨沉淀。发明人已经认识到，这种嵌入对硬质合金材料的断裂强度具有不利影响。

根据本发明，尤其可以规定硬质合金材料中的碳含量在以下范围：

从C_化学计量(wt％)-0.003*粘结剂含量(wt％)至C_化学计量(wt％)-0.012*粘结剂含量(wt％)，

优选在以下范围：

从C_化学计量(wt％)-0.005*粘结剂含量(wt％)至C_化学计量(wt％)-0.01*粘结剂含量(wt％)。

根据本发明，可以规定粘结相中Mo和/或Nb和/或Ti和/或Ta和/或Cr和/或V的比例≤15at％。原则上，上述元素确实形成碳化物。在本发明中，现在可以规定选择材料组成，使得少量的这些元素根据溶度积和它们对碳的亲和力而溶解在金属间粘结相中，即，因此它们可以结合到金属间相材料的晶格中和/或溶解在金属粘结相中。如果需要具有高韧性的粘结相的硬质合金材料，则碳化物分数应该保持是小的。这些材料存在的总和应该是≤15at％的比例。

有利地，可以规定硬质合金材料的矫顽力H_CM为：

H_CM[kA/m]>(1.5+0.04*B)+(12.5-0.5*B)/D+4[kA/m]，

优选地，H_CM[kA/m]>(1.5+0.04*B)+(12.5-0.5*B)/D+6[kA/m]，特别优选地，H_CM[kA/m]>(1.5+0.04*B)+(12.5-0.5*B)/D+10

[kA/m]，

其中B是粘结相中的金属粘结相材料的比例或硬质合金材料中的金属粘结相材料加上金属间相材料的比例，其以wt％计量；D是分散WC的晶粒尺寸，其是根据DIN ISO 4499-2通过线性截距技术测定的。

对于在粘结相中具有Co且不具有金属间相材料的普通硬质金属，矫顽力通常用于间接地确定适于给定粘结剂含量的WC的平均晶粒尺寸。根据本发明，金属间相材料引起矫顽力的显著增加。因此，矫顽力可以间接地评估为由于嵌入的金属间相材料而引起的粘结相的增强的量度。矫顽力越高，金属粘结材料、金属间相材料和WC之间的总界面越大。高度沉淀的金属间相材料导致金属间相材料的单个晶体在粘结相中彼此良好地支撑，特别是在高温下(特别是在高工具温度下)。

硬质合金材料的矫顽力H_CM[kA/m]>(1.5+0.04*B)+(12.5-0.5*B)/D+4[kA/m]可主要用于上述磨损保护应用，例如用于表面硬化。

硬质合金材料的矫顽力优选地H_CM[kA/m]>(1.5+0.04*B)+(12.5-0.5*B)/D+6[kA/m]可以主要用于上述要求苛刻的地面加工工具。

硬质合金材料的矫顽力优选地H_CM[kA/m]>(1.5+0.04*B)+(12.5-0.5*B)/D+10[kA/m]可主要用于上述高性能工具。

根据本发明的一个实施例，还可以规定硬质合金材料的矫顽力比具有与硬质合金材料相同的组成和WC晶粒尺寸的硬质金属体的矫顽力高20％，其中粘结相仅由金属粘结剂形成；然而，硬质金属体不含任何金属间相材料。

因此，具有相同组成的硬质金属体是这样的硬质金属体：其含有70wt％至95wt％的分散形式的碳化钨以及粘结相，其中粘结相包含不含金属间相材料的金属粘结材料，其中金属粘结材料在硬质合金材料中的比例为5至30wt％，除此之外，粘结材料具有与根据本发明的硬质合金材料的粘结材料相同或大致相同的组成。

例如，在文中可以命名根据本发明的硬质合金材料，其包含为分散形式的碳化钨和作为硬质材料的钴粘结剂。

如上所述，矫顽力间接地指示粘结相中金属间相材料的含量/比例。因此，矫顽力间接地表示粘结相的增强程度。

在本发明中，硬质合金材料可以是这样的：硬质合金材料在800℃的温度和0.001[1/s]的应变率下的热压缩强度≥1650[MPa]，和/或硬质合金材料在800℃的温度和0.01[1/s]的应变率下的热压缩强度≥1600[MPa]

(对直径为8mm且高度为12mm的圆柱形试样进行测量)。对于这种硬质合金材料，特别地，可以生产用于道路铣刨刀头的切割端部，其中粘结相中金属粘结材料的比例为5至7wt％，并且WC的比例在从93至95wt％的范围，其中优选地WC存在为粗晶粒，其具有的平均粒度在2至5μm的范围。

在本发明中，上述有利效果在粗粒硬质金属的情况下特别明显。因此，在本发明的优选实施例中，可以规定分散的碳化钨以晶粒形式存在于硬质合金材料中，所述晶粒具有的平均粒径在从1至15μm的范围、优选在从1.3至10μm的范围、特别优选在从1.3至2.5μm的范围或在从2.5至6μm的范围，其是根据DIN ISO 4499-2测量的。

优选地，规定粘结相中Fe的最大含量为5wt％和/或其它不可避免的杂质存在于粘结材料中。

如果规定金属间相(M，Y)₃(Al，X)具有根据ICSD(无机晶体结构数据库)的晶体结构L1₂(空间群221)，则产生粘结相中的微观结构，其中当硬质合金体经受重载荷时，金属间相的晶体可以均匀地分布并且有效地彼此支撑在金属粘结材料中。

优选地，对于预期用途，优选地对于地面加工工具规定金属间相材料具有1500nm的最大尺寸，优选地1000nm的最大尺寸。

根据本发明的一个优选实施例，可以规定硬质合金材料不含或尽可能不含η相和/或Al₂O₃。本发明人已经认识到η相的最大比例或Al₂O₃的最大比例基于总硬质合金材料不应超过0.6vol％。如果两种物质都存在于硬质合金材料中，则有利的是η相材料和Al₂O₃的总量至多为0.6vol％。

Al₂O₃和/或η相材料的粒度有利地为平均WC晶粒尺寸的至多5倍，其中平均WC晶粒尺寸以及Al₂O₃和/或η相材料的粒度可以使用线性截距技术测定(根据DIN ISO 4499-2)。

硬质合金材料的韧性可能受到η相或Al₂O₃的负面影响。在较高η相含量下，硬质合金材料仅有限地适用于要求苛刻的地面加工工具，这同样适用于Al₂O₃。

如上所述，硬质合金材料可以是具有增强的粘结相的硬质金属。这种增强是在烧结过程中的冷却过程期间由于金属间相材料的沉淀而产生的。

为了生产根据本发明的硬质金属，在原料称重时可以选择的标称组成为70-95wt％的WC、1-28wt％的金属粘结剂和1-28wt％的金属间相。金属粘结剂可以具有元素Co，和任选的Fe和/或其它成分。称重时的金属间相是Ni₃ Al。

根据本发明，硬质合金材料还可以使得粘结相具有以下指定的化学元素组成：

Ni>25wt％，Al>4wt％，余量由Co和溶解的粘结剂成分(例如W和/或C)组成，

优选地Ni>35wt％，Al>5wt％，余量由Co和溶解的粘结剂成分(例如W和/或C)组成，

特别优选地Ni>40wt％，Al>6.5wt％，余量由Co和溶解的粘结剂成分(例如W和/或C)组成，

其中特别地可以规定质量分数Al与Ni的比率>0.10。

根据本发明的优选变型，可以规定粘结相中氧的比例≤2wt％，优选≤1.5wt％。发明人已经认识到，有利的是，在粘结相中不存在Al₂O₃或者仅存在非常少量的Al₂O₃。这种材料降低了粘结剂的延展性或韧性，并且硬质合金材料变得更脆。因此，Al₂O₃削弱了粘结相，从而削弱了硬质合金材料的强度。如果粘结相中的氧的量最小化，如所建议的，将防止或最小化这种物质的形成。

本发明的问题还通过一种硬质合金材料(特别是硬质金属)来解决，所述硬质合金材料包含70wt％至95wt％(优选80wt％至95wt％)的分散形式的碳化钨以及粘结相，其中粘结相包含金属粘结材料和至少在硬质合金材料的部分区域中的金属间相材料，所述金属间相材料优选为(M，X)₃(Al，Y)，其中M＝Ni，Y＝Co和/或另一种成分，并且X＝钨和/或另一种成分，其中粘结相具有以下列出的化学元素组成：

优选Ni>35wt％，Al>5wt％，余量由Co和溶解的粘结剂成分(例如W和/或C)组成，

特别优选Ni>40wt％，Al>6.5wt％，余量由Co和溶解的粘结剂成分(例如W和/或C)组成，

其中特别地可以规定质量分数Al与Ni的比率>0.10。

生产(并说明测量方法)

生产：

下面描述经由粉末冶金工艺路线生产在粘结相中含有金属间相材料的硬质合金材料的生产方法。粉末冶金工艺路线分为以下处理步骤：生产可压缩粉末混合物、成型、以及最后将其烧结成紧凑和致密的硬质合金体。

各种粒度的WC粉末可用作制备粉末混合物的起始材料，特别是具有的粒度FSSS>25μm的粗粒WC。用于粘结相的起始粉末是超细钴粉(FSSS1.3μm)和镍-铝粉，例如铝含量为约13.3wt％的Ni-13Al粉末。Ni-Al粉末的粒度为FSSS<70μm，优选较小的FSSS 45μm。W金属粉末(FSSS<2μm)和炭黑用于设定和调节目标碳含量。为了使粘结相与合金元素(诸如Ti、Ta、Mo、Nb、V、Cr)合金化，使用其碳化物粉末或其含W混合碳化物，其具有的粒度<3μm。

按照现有技术，通过湿磨(优选在装有硬金属球的球磨机中)制备粉末混合物。使用乙醇和己烷作为研磨介质。其它可能的研磨介质可以是丙酮或含有合适抑制剂的水性介质。

在制备用于具有的粘结剂含量>15％的硬质合金材料的粉末混合物时，由于高粘结剂含量和有利的再结晶，单次研磨处理是足够的。另一方面，对于高达15％的粘结剂含量，多阶段湿研磨处理是有利的，以便有效地粉碎Ni-Al粉末并使研磨过程中氧化物的形成最少化。

在第一步骤中，将Ni-Al粉末与研磨液和粗粒碳化钨充分混合，所述粗粒碳化钨具有的平均粒度FSSS>20μm，优选为30-60μm。如果需要，在此阶段也可以加入压制助剂、少量合金成分和钴粉。

研磨参数(持续时间、研磨球与研磨原料的比率、研磨介质)和WC与Ni-Al粉末的比率基于待在硬质合金材料中设定的WC晶粒尺寸。

在第二步骤中，在该预研磨阶段添加50至80wt％的限定粒度的WC原料并混合，其中主要焦点在于减少附聚物并获得尽可能均匀的混合物。

如果在第一研磨步骤(预研磨阶段VM)中没有进行合金调节和压制助剂的添加，则现在可以在第二步骤中进行。

在湿法研磨过程中得到的浆料按照现有技术进行干燥，并转化成粉末，以备压制。这优选采用喷雾干燥方法进行。

优选通过使用机械、液压或机电压力机的轴向压制而直接进行成形。

烧结在真空中在1350℃和1550℃之间进行，优选在工业烧结HIP炉中进行，其中惰性气体入口在液相烧结后产生过压，其中可以消除任何残留的孔隙率。

附图说明

具体实施方式

通过示例的方式，图1示出了3wt％Co和3wt％Ni₃Al的WC-Co-Ni₃Al相图，其示出了这些沉淀物的形成。

在熔体凝固后，最初仅存在WC和Co、Ni、Al、W和C的固溶体。仅在约950至600℃之间，金属间相材料从该固溶体中沉淀出来，其中金属间相材料根据结构式(M，Y)₃(Al，X)形成，其中M＝Ni，Y＝Co和/或另一种成分，以及X＝钨和/或另一种成分。可以使用扫描电子显微镜观察这些金属间相材料。

图2和图3示出了根据本发明的两种不同的硬质合金材料，其为硬质金属的形式，使用这种扫描电子显微照片。可以清楚地看到这种硬质金属的粘结相，其中可以识别金属间相材料(较浅相)10和金属粘结材料30(较暗)。WC晶粒20通过粘结相粘结。

示出了金属间相材料在粘结相中的均匀分布，其中金属间相材料的晶体具有立方体形状并且优选小于1500nm。金属间相材料(M，Y)₃(Al，X)的晶体具有根据ICSD(无机晶体结构数据库)的晶体结构L1₂(空间群221)。

为了能够容易地使金属间相材料沉淀在粘结相中，可以优选地规定粘结相中的(M，Y)₃(Al，X)含量≥40％，并且以这种方式将碳平衡设定为化学计量或亚化学计量。

已经表明，粘结剂中较高的钨溶液稳定了金属间相材料的沉淀。这是由于金属间相材料的晶体结构中掺入了“Co3W”并且沉淀范围向较高温度移动所引起的。

可以少量(在粘结剂中<15at％)添加的元素Mo、Nb、Cr、V和特别是Ti、Ta显示出类似的效果。

可用的合金量取决于金属碳化物的单个溶度积。尽管这些溶度积在其数量方面看起来可忽略不计，但具有令人惊讶的明显效果，这不能归因于晶粒减少效果。

由于增加的稳定性和更好的沉淀行为，通过添加另外的元素，粘结剂中金属间相材料的比例可以降低并且也可以低于40％。此外，在例如Ti或Ta的存在下，碳平衡不再需要设定为亚化学计量，因为这些元素接任了钨作为稳定剂的作用。

金属间相材料的沉淀对高温强度的影响可以通过热压缩试验得到明显的证实。图4示出在不同的试验温度和应变率下每种含有6％粘结剂的硬质合金的热压缩强度。特别地，金属间相材料在800℃的试验温度下将强度提高约40％至50％。

在硬质合金材料样品上确定物理量，其有助于表征材料及其性质。

对于硬质金属，矫顽力H_CM和比磁饱和4ps的测定已被确立为无损检测方法。

还使用由提出的/>1.097确定两个测量变量以表征本发明的硬质合金材料。

用于表征材料的另一个参数是密度，其根据阿基米德原理通过称重来确定。

材料的硬度根据适用于硬质金属的标准在金相制备的抛光样品上测定。优选地，使用具有10kP的测试载荷的Vickers HV 10硬度测试(ISO 3878)。

此外，通过光学显微镜在抛光样品上检测和评估氧化铝颗粒和烧结材料的孔隙率(DIN ISO 4499-4标准)。为了估计微结构中氧化铝的体积百分比，可以使用A孔隙率和B孔隙率的比较图像，其中A08和B08约等于0.6vol％的体积分数。根据标准(DIN ISO 4499-4)用Murakami溶液蚀刻η相以进行光学显微镜检查。根据DIN ISO 4499-2测定平均WC晶粒尺寸。使用线性截距技术评估SEM(扫描电子显微镜)图像。

粘结剂中金属间相的比例和沉淀颗粒的最大尺寸也通过SEM图像测定，但使用inlense BSE检测器。为此目的，在样品的几个位置处拍摄图像，并通过图像处理而在代表性部分上进行评估，并且通过色调分界确定面积分数。

示例：

下表示出根据本发明的硬质合金体的示例，该表中所示的示例原则上可以使用与如上所述相同的方法制造：

/>

*非标准化比较测试，使用样品测试温度800℃，应变率0.001 1/s

**基于显微照片中张力分界的面积比例的评估。使用相同组成的在700°/10h下等温老化的固溶退火样品进行校准。

Claims

1.一种硬质合金材料，特别是硬质金属，其含有分散形式的碳化钨和粘结相，所述分散形式的碳化钨具有70-95wt％，优选为80至95wt％，所述粘结相包括金属粘结材料并且在至少一部分硬质合金材料中包含金属间相材料，

金属粘结材料在硬质合金材料中的量为1-28wt％，优选为1至19wt％，

金属间相材料在硬质合金材料中的比例为1-28wt％，优选为1.5至19wt％，

所述金属粘结材料包含Co，

所述金属间相材料根据结构式(M，Y)₃(Al，X)形成，其中M＝Ni，Y＝Co和/或另一种成分，并且X＝钨和/或另一种成分。

2.根据权利要求1所述的硬质合金材料，其特征在于，所述粘结相包括两种或更多种金属间相材料或仅一种金属间相材料。

3.根据权利要求1或2所述的硬质合金材料，其特征在于，所述粘结相中金属间相材料的比例在从25wt％至70wt％的范围，优选在从30至70wt％的范围，更优选在从35至60wt％的范围，特别优选在从40至50wt％的范围。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的硬质合金材料，其特征在于，所述粘结相中的(M，X)₃(Al，Y)含量≥30wt％，优选≥35wt％，特别优选≥40wt％。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的硬质合金材料，其特征在于，所述金属粘结材料和/或所述金属间相材料包含Nb和/或Ti和/或Ta，和/或Mo和/或V和/或Cr，其中优选地，这些材料中的一种或多种溶解存在于所述粘结相中和/或作为碳化物存在于所述粘结相中。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的硬质合金材料，其特征在于，所述硬质合金材料中的碳含量按化学计量设定。

7.根据权利要求6所述的硬质合金材料，其特征在于，所述硬质合金材料中的碳含量在以下范围：

优选在以下范围：

从C_起始(wt％)-0.005*粘结剂含量(wt％)至C_起始(wt％)-0.01*粘结剂含量(wt％)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的硬质合金材料，其特征在于，所述粘结相中Mo和/或Nb和/或Ti和/或Ta和/或Cr和/或V的比例≤15at％。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的硬质合金材料，其特征在于，所述硬质合金材料的矫顽力H_CM为：

H_CM[kA/m]>(1.5+0.04*B)+(12.5-0.5*B)/D+4[kA/m]，

优选地，H_CM[kA/m]>(1.5+0.04*B)+(12.5-0.5*B)/D+6[kA/m]，

特别优选地，H_CM[kA/m]>(1.5+0.04*B)+(12.5-0.5*B)/D+10[kA/m]，

其中B是以wt％计的硬质合金材料中粘结相的比例；以及

D是分散WC的粒度(μm)，其是根据DINISO 4499-2通过线性截距技术测定的。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的硬质合金材料，其特征在于，所述硬质合金材料在800℃的温度和0.001[1/s]的应变率条件下的高温强度≥1650[MPa]，和/或所述硬质合金材料在800℃的温度和0.01[1/s]的应变率条件下的高温强度≥1600[MPa]。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的硬质合金材料，其特征在于，所述分散的碳化钨作为晶粒存在于所述硬质合金材料中，所述晶粒的平均粒径在从1μm至15μm的范围，优选在从1.3至10μm范围，特别优选在从1.3至2.5μm或2.5至6μm的范围，所述平均粒径是根据DIN ISO 4499-2测量的。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的硬质合金材料，其特征在于，所述粘结材料中Fe的最大含量<5wt％和/或所述粘结材料中存在其他不可避免的杂质。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的硬质合金材料，其特征在于，所述金属间相材料(M，Y)₃(Al，X)的晶体具有根据ICSD(无机晶体结构数据库)的晶体结构L1₂(空间群221)。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的硬质合金材料，其特征在于，所述金属间相材料具有的最大尺寸为1500nm，优选为1000nm，其是使用显微照片根据线性截距技术测量的。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的硬质合金材料，其特征在于，基于总硬质合金材料η相的最大比例或Al₂O₃的最大比例为至多0.6vol％，或者η相材料和Al₂O₃的总和为至多0.6％vol％。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的硬质合金材料，其特征在于，Al₂O₃和/或η相材料的平均粒度至多为平均WC晶粒尺寸的5倍。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的硬质合金材料，其特征在于，所述粘结相具有以下列出的化学元素组成：

Ni>25wt％，Al>4wt％，余量包括Co和例如W和/或C的溶解的粘结剂成分，

优选Ni>35wt％，Al>5wt％，余量包括Co和例如W和/或C的溶解的粘结剂成分，

特别优选Ni>40wt％，Al>6.5wt％，余量包括Co和例如W和/或C的溶解的粘结剂，

其中特别地Al与Ni的质量分数的比率>0.10。

18.根据权利要求1至17中任一项所述的硬质合金材料，其特征在于，所述粘结相中氧的比例≤2wt％，优选≤1.5wt％。

19.一种硬质合金材料，特别是硬质金属，其包含分散形式的碳化钨和粘结相，所述分散形式的碳化钨为70wt％至95wt％，优选为80wt％至95wt％，所述粘结相包含金属粘结材料和至少在所述硬质合金材料的部分区域中的金属间相材料，优选为(M，X)₃(Al，Y)，其中M＝Ni，Y＝Co和/或另一种成分，以及X＝钨和/或另一种成分，

其中所述粘结相具有以下列出的化学元素组成：

特别优选Ni>40wt％，Al>6.5wt％，余量包括Co和例如W和/或C的溶解的粘结剂成分，

其中特别地Al与Ni的质量分数的比率>0.10。

20.根据权利要求19所述的硬质合金材料，其特征在于权利要求1至18中任一项。

21.根据权利要求1至20中任一项所述的硬质合金材料，其特征在于，分散的碳化钨的至少一半形成为未完全烧结的晶体，其晶粒形状不是棱柱形；

和/或分散的碳化钨的至多一半形成为完全烧结的晶体，其晶粒形状为棱柱形。

22.一种地面加工工具，所述地面加工工具特别是用于地面加工机、特别是用于道路建筑机械或农业地面加工机、特别是用于道路铣刨机、稳定机等，所述地面加工工具具有特别是由钢材料制成的工具主体，根据权利要求1至21中任一项所述的硬质合金材料附接至所述工具主体，特别是通过材料结合例如软焊、硬焊或胶合而紧固至所述工具主体。