CN1605412A - 碳缺位型碳化钨铝烧结体的制备方法 - Google Patents
碳缺位型碳化钨铝烧结体的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1605412A CN1605412A CN 200410011177 CN200410011177A CN1605412A CN 1605412 A CN1605412 A CN 1605412A CN 200410011177 CN200410011177 CN 200410011177 CN 200410011177 A CN200410011177 A CN 200410011177A CN 1605412 A CN1605412 A CN 1605412A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon
- tungsten carbide
- pressure
- sintered body
- sintering
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000005245 sintering Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 20
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 20
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 title 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 230000002950 deficient Effects 0.000 claims abstract description 14
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims abstract 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 9
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims description 6
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 4
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims description 3
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052903 pyrophyllite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 2
- 238000010671 solid-state reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 4
- JYJXGCDOQVBMQY-UHFFFAOYSA-N aluminum tungsten Chemical compound [Al].[W] JYJXGCDOQVBMQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- 238000007545 Vickers hardness test Methods 0.000 description 1
- CAVCGVPGBKGDTG-UHFFFAOYSA-N alumanylidynemethyl(alumanylidynemethylalumanylidenemethylidene)alumane Chemical compound [Al]#C[Al]=C=[Al]C#[Al] CAVCGVPGBKGDTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 1
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 1
- 229910002056 binary alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明属于碳缺位型碳化钨铝烧结体的制备方法，烧结原料为铝取代量为50％的碳缺位型碳化钨铝，化学式为(W0.50Al0.50)C1－x，x＝0.01－0.50，粉末，在压力为270－500MPa的情况下压制成直径为1cm的圆柱形坯体，再将此坯体装入高压模具中，最后将装好坯体的模具放入高压烧结设备中，在压力为3－5.5Gpa，温度为1300－1700℃的条件下，保温5－30分钟即可得到碳缺位型碳化钨铝的不含粘结相的致密烧结体。
Description
技术领域
本发明属于碳缺位型碳化钨铝烧结体的制备方法。
背景技术
碳化钨铝是指部分Al原子进入WC晶格中钨的格位而形成的置换固溶体。中国专利(申请号01129544.9)给出了纳米碳化钨铝(化学式为(W1-xAlx)C)的制备方法。碳缺位型碳化钨铝则是指在碳化钨铝的晶胞中存在部分碳空位而形成的缺位式固溶体。该缺位式固溶体具有WC的六方晶体结构，晶胞参数与WC接近，同时具有密度小、材料成本低等优点
实现粉末材料的高致密烧结是碳缺位型碳化钨铝应用的关键。缺位型碳化钨铝的熔点与碳化钨的(2800℃)接近，属高硬度、难烧结粉体。所以此类化合物的烧结大多采用添加烧结剂以降低烧结温度的办法来得到其致密烧结体。如碳化钨的烧结，多采用钴或镍作粘结剂，烧结温度随粘结剂含量的增加而降低，例如当钴的含量为3-25wt％时，烧结温度大约为1350-1480℃。为解决缺位型碳化钨铝的无粘结剂烧结，我们采用在烧结过程中加高压的办法，利用压力可提高烧结趋动力、增加反应截面、降低烧结温度、缩短烧结时间、增加烧结体致密度的特点，实现了碳化钨铝缺位式固溶体的不含粘结相的烧结，得到了高致密、高硬度的碳缺位碳化钨铝烧结体。
发明内容
本发明的目的是提供一种碳缺位型碳化钨铝烧结体的制备方法。
本发明的烧结原料为铝取代量为50％的碳缺位型碳化钨铝，化学式为(W0.50Al0.50)C1-x，x＝0.01-0.50，粉末，其制备方法如下：采用机械合金化合成方法制备的W0.50Al0.50二元合金作为反应前驱体，与粒度小于300目，纯度大于95％的碳粉，按合金组分(W0.50Al0.50)C1-x，x＝0.01-0.50称量，碳过量0-2％，球磨混匀后装入石墨坩埚内，再放入固相反应炉中，在真空或还原气氛、惰性气氛下升温至1400℃，反应进行50-100小时即可得到最终产物(W0.50Al0.50)C1-x。
本发明的工艺过程是将经高温固相反应生成的碳化钨铝缺位式固溶体粉末(W0.50Alx)C1-x，x＝0.01-0.5各称取3克，再分别在压力为270-500MPa的情况下压制成直径为1cm的圆柱体。然后将这些预压成形的坯体组装到高压模具中，最后将装好坯体的模具放入高压烧结设备中，在压力为3-5.5GPa，温度为1300-1700℃的条件下，保温5-30分钟即可得到碳缺位型碳化钨铝的不含粘结相的致密烧结体。烧结体的相对密度均达到99％以上。对烧结体进行打磨、刨光，然后进行显微维氏硬度测试，结果显示，此系列样品的硬度值随碳缺位量的增加，既x值的增加，呈抛物线型变化。首先在x值小于0.35时，硬度随碳含量的增加而增加；当x值为0.35时，硬度值达到最高为2700±50kg/mm2；此后当碳含量继续降低，硬度值开始略有下降，但x值为0.5时，硬度仍高达2300±50kg/mm2，与碳化钨的硬度值接近。
附图说明
附图1是制备碳缺位型碳化钨铝烧结体的高压模具组装顺序示意图。
图中1是钛片；2是导电圈；3是石墨片；4是石墨导热管；5是叶蜡石匡体；6是六方氮化硼；7是压制成型的样品坯体。
本发明的高压模具组装结合附图1描述如下：首先将叶蜡石匡体下端的孔洞用导电圈2堵住，然后依次放入钛片1和石墨片3；其次将压制成型的样品坯体7装入石墨导热管4中，导热管上下空出部分用六方氮化硼6填充；然后将装好样品的石墨导热管放入叶蜡石匡体5，最后再在叶蜡石匡体上端空出部分依次放入石墨片3、钛片1和导电圈2既可。
本发明的特点是通过高温高压烧结方法来获得无粘结相、高致密、高硬度的碳缺位型碳化钨铝烧结体。本方法的优点是可实现缺位型碳化钨铝的无粘结剂烧结，且烧结温度低、时间短、致密度高。该材料有望在机械加工工具、玻璃切割、锻模、拉模、轧辊、油井钻具、矿山钻具、开凿钻具及电触点材料等方面得到应用。
具体实施方式
实施例1：将3克(W0.5Al0.5)C0.99粉末，纯度大于98％，在270MPa压力预压成形，样品经组装放入高压腔体中，在压力为3GPa，温度为1700℃的条件下，烧结5分钟。烧结体的密度为9.344g/cm3，相对密度达99.6％；维氏硬度为1450±50kg/mm2。
实施例2：称取3克(W0.5Al0.50)C0.85粉末，纯度同前，在300MPa压力下压制成直径为1cm圆柱体，样品经组装放入高压腔体中，在压力为4GPa，温度为1600℃的条件下，烧结10分钟。烧结体的密度为9.192g/cm3；相对密度达99.4％；维氏硬度为2200±50kg/mm2.
实施例3：称取3克(W0.5Al0.5)C0.7粉末，纯度同前，在450MPa压力下预压成如实施例1的圆柱形坯体，样品经组装放入高压腔体中，在压力为5GPa，温度为1500℃的条件下，烧结20分钟。烧结体的密度为9.085g/cm3，相对密度达99.8％；维氏硬度为2500±50kg/mm2。
实施例4：称取3克(W0.5Al0.5)C0.65粉末，纯度同前，在500MPa压力下预压成如实施例1的圆柱形坯体，样品经组装放入高压腔体中，在压力为4.5GPa，温度为1400℃的条件下，烧结20分钟。烧结体的密度为9.037g/cm3，相对密度达99.8％；维氏硬度为2700±50kg/mm2。
实施例5：称取3克(W0.5Al0.5)C0.5粉末，纯度同前，在400MPa压力下预压成形，然后装入高压模具，再将此模具置入高压烧结炉中，在压力为5.5GPa，温度为1300℃的条件下，烧结30分钟。烧结体的密度为8.884/cm3，相对密度达99.7％；维氏硬度为2300±50kg/mm2。
Claims (3)
1、一种碳缺位型碳化钨铝的烧结体制备方法，将经高温固相反应制备的(W0.5Al0.5)C1-x，x＝0.01-0.5，固溶体粉末作为烧结前驱体，其特征在于在压力为270-500MPa的情况下压制成直径为1cm的圆柱形坯体，再将此坯体装入高压模具中，最后将装好坯体的模具放入高压烧结设备中，在压力为3-5.5Gpa，温度为1300-1700℃的条件下，保温5-30分钟即可得到碳缺位型碳化钨铝的不含粘结相的致密烧结体。
2、如权利要求1所述的制备方法，其特征在于高压模具组装描述如下：首先将叶蜡石匡体下端的孔洞用导电圈堵住，然后依次放入钛片和石墨片；其次将压制成型的样品坯体装入石墨导热管中，导热管上下空出部分用六方氮化硼填充；然后将装好样品的石墨导热管放入叶蜡石匡体，最后再在叶蜡石匡体上端空出部分依次放入石墨片、钛片和导电圈既可。
3、如权利要求1所述的制备方法，其特征在于烧结体的相对密度均达到99％以上，硬度值随碳缺位量的增加，既x值的增加，呈抛物线型变化，当x值为0.35时，硬度值达到最高为2700±50kg/mm2。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2004100111778A CN1299860C (zh) | 2004-10-26 | 2004-10-26 | 碳缺位型碳化钨铝烧结体的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2004100111778A CN1299860C (zh) | 2004-10-26 | 2004-10-26 | 碳缺位型碳化钨铝烧结体的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1605412A true CN1605412A (zh) | 2005-04-13 |
| CN1299860C CN1299860C (zh) | 2007-02-14 |
Family
ID=34763189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2004100111778A Expired - Fee Related CN1299860C (zh) | 2004-10-26 | 2004-10-26 | 碳缺位型碳化钨铝烧结体的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1299860C (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100406599C (zh) * | 2006-07-07 | 2008-07-30 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种碳化钨铝硬质合金烧结体 |
| CN100545287C (zh) * | 2007-11-06 | 2009-09-30 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种具有纤维颗粒的碳化钨铝硬质合金烧结体 |
| CN101709422B (zh) * | 2009-12-16 | 2012-06-27 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种碳化钨铝-镍硬质合金及其制备方法 |
| CN111534735A (zh) * | 2020-05-20 | 2020-08-14 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种无粘结相碳化钨铝硬质合金及其制备方法 |
| CN111718196A (zh) * | 2020-08-07 | 2020-09-29 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种碳化钨铝-碳化钛硬质材料的制备方法 |
| CN115108834A (zh) * | 2022-07-21 | 2022-09-27 | 燕山大学 | 一种碳化钨烧结体及其制备方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5348910A (en) * | 1976-10-15 | 1978-05-02 | Kobe Steel Ltd | Preparation of hard alloy |
| JP2815686B2 (ja) * | 1990-07-30 | 1998-10-27 | 科学技術庁無機材質研究所長 | 耐チッピング性にすぐれた複合焼結切削工具材およびその製造法 |
| JPH0499805A (ja) * | 1990-08-16 | 1992-03-31 | Natl Inst For Res In Inorg Mater | 耐摩耗性および耐溶着性のすぐれた複合硬質焼結材およびその製造法 |
| CN1208161C (zh) * | 2003-09-17 | 2005-06-29 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 碳缺位型碳化钨铝固溶体粉末的制备方法 |
-
2004
- 2004-10-26 CN CNB2004100111778A patent/CN1299860C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100406599C (zh) * | 2006-07-07 | 2008-07-30 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种碳化钨铝硬质合金烧结体 |
| CN100545287C (zh) * | 2007-11-06 | 2009-09-30 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种具有纤维颗粒的碳化钨铝硬质合金烧结体 |
| CN101709422B (zh) * | 2009-12-16 | 2012-06-27 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种碳化钨铝-镍硬质合金及其制备方法 |
| CN111534735A (zh) * | 2020-05-20 | 2020-08-14 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种无粘结相碳化钨铝硬质合金及其制备方法 |
| CN111718196A (zh) * | 2020-08-07 | 2020-09-29 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种碳化钨铝-碳化钛硬质材料的制备方法 |
| CN111718196B (zh) * | 2020-08-07 | 2021-08-17 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种碳化钨铝-碳化钛硬质材料的制备方法 |
| CN115108834A (zh) * | 2022-07-21 | 2022-09-27 | 燕山大学 | 一种碳化钨烧结体及其制备方法 |
| CN115108834B (zh) * | 2022-07-21 | 2023-09-26 | 燕山大学 | 一种碳化钨烧结体及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1299860C (zh) | 2007-02-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110029942B (zh) | 适用于钻探的热稳定型聚晶金刚石复合片及其制备方法 | |
| US4495123A (en) | Dense shaped articles consisting of polycrystalline hexagonal boron nitride and process for their manufacture by isostatic hot pressing | |
| CN100465134C (zh) | 低温无压烧结制备致密Ti3AlC2陶瓷的方法 | |
| EP1337497B1 (en) | A heat conductive material | |
| US4689077A (en) | Method for manufacturing a reaction-sintered metal/ceramic composite body and metal/ceramic composite body | |
| KR102721129B1 (ko) | 텅스텐 테트라보라이드의 결합제 조성물 및 이의 연삭 방법 | |
| CN110257684B (zh) | 一种FeCrCoMnNi高熵合金基复合材料的制备工艺 | |
| CN1451055A (zh) | 制备包含立方氮化硼的研磨产品的方法 | |
| CN105734390B (zh) | 一种高熵合金结合的立方氮化硼聚晶复合材料的制备方法 | |
| CN1843667A (zh) | 一种Bi－Sb－Te系热电材料的制备方法 | |
| CN1908214A (zh) | 碳硅化钛基梯度材料及原位反应的制备方法 | |
| CN110282983B (zh) | 一种无中间相的高硬度TiB2-B4C陶瓷复合材料制备方法及其应用 | |
| CN110436928B (zh) | 高性能纳米孪晶碳化硼陶瓷块体材料及其制备方法 | |
| CN100506367C (zh) | 等离子放电烧结聚晶立方氮化硼烧结体的方法 | |
| CN1299860C (zh) | 碳缺位型碳化钨铝烧结体的制备方法 | |
| CN104843727B (zh) | 多元稀土硼化物（LaxCe1‑x）B6固溶体多晶阴极材料及其制备方法 | |
| CN102600766B (zh) | 一种六面顶压机合成宝石级金刚石的方法 | |
| CN107188565A (zh) | 一种三元系锇钨二硼化物硬质材料及其制备方法和应用 | |
| CN116790953B (zh) | 高性能纳米硬质合金制品及其制备方法 | |
| CN100406599C (zh) | 一种碳化钨铝硬质合金烧结体 | |
| CN100443442C (zh) | 一种Ta2AlC纳米层状块体陶瓷的制备方法 | |
| CN100545287C (zh) | 一种具有纤维颗粒的碳化钨铝硬质合金烧结体 | |
| CN1919793A (zh) | 放电等离子烧结工艺合成高纯致密块体氮化铝钛陶瓷材料 | |
| CN115679282A (zh) | 一种钛硅靶材的制备方法 | |
| JP2004169064A (ja) | 銅−タングステン合金およびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: CHANGZHOU INSTITUTE OF ENERGY STORAGE MATERIALS + Free format text: FORMER OWNER: CHANGCHUN INSTITUTE OF APPLIED CHEMISTRY HINESE ACADEMY OF SCIENCES Effective date: 20121231 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 130022 CHANGCHUN, JILIN PROVINCE TO: 213000 CHANGZHOU, JIANGSU PROVINCE |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20121231 Address after: Changzhou City, Jiangsu province Hehai road 213000 No. 9 Patentee after: Changzhou Institute of Energy Storage Materials & Devices Address before: 130022 Changchun people's street, Jilin, No. 5625 Patentee before: Changchun Institue of Applied Chemistry, Chinese Academy of Sciences |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20070214 Termination date: 20161026 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |