[發(fā)明專利]一種鈦基硬質(zhì)合金及其制備方法

有效

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• 申請日: 2014-06-10
• 公開（公告）號: CN104004952A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何安西;穆天柱;鄧斌
• 申請（專利權(quán)）人: 攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司
• 主分類號: C22C29/06
• 分類號: C22C29/06;C22C1/05
• 代理公司: 北京銘碩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11286
• 代理人: 邢偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鈦合金制備技術(shù)領(lǐng)域，具體來講，涉及一種制備鈦基硬質(zhì)合金的方法，以及一種通過該方法得到的鈦基硬質(zhì)合金。

背景技術(shù)

目前，隨著我國石油化工行業(yè)的迅速發(fā)展，硬質(zhì)合金已大量用于機械密封摩擦副材料，為機械密封在高PV值下的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。由于機械密封的工況條件相當復(fù)雜，例如：耐腐蝕、耐高溫、超高壓、超高速、防輻射以及在腐蝕介質(zhì)中的抗顆粒磨損等，使一般硬質(zhì)合金難以完全適應(yīng)上述復(fù)雜工況。為此，人們針對機械密封的具體使用條件，研制、開發(fā)多種類型的硬質(zhì)合金新材料，在滿足技術(shù)要求的前提下，努力降低材質(zhì)成本、或以同樣的成本獲得更高的技術(shù)性能，得以最大限度地發(fā)揮材質(zhì)的技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)勢。

一般來講，硬質(zhì)合金是通常包括鈷、鎳等金屬或合金，其雖然具有一系列優(yōu)良性能，如硬度高，耐磨性能好，很高的抗壓強度和彈性模量，較小的熱膨脹系數(shù)和良好的導(dǎo)熱性能，使其在現(xiàn)代工具材料，耐磨材料和耐高溫材料等方面占據(jù)重要地位；但是，該硬質(zhì)合金由于含有鈷、鎳等而易受化學介質(zhì)浸蝕，從而導(dǎo)致硬質(zhì)合金的結(jié)構(gòu)脆弱，甚至在磨損機制作用下造成晶粒剝落，致使硬質(zhì)合金制品急劇腐蝕、磨損。因此，該硬質(zhì)合金不能在耐蝕、耐磨的工況條件下廣泛使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的包括上述不足中的至少一項問題。

例如，本發(fā)明的目的之一在于提供一種耐腐蝕性優(yōu)于鈷、鎳基硬質(zhì)合金的鈦基硬質(zhì)合金。本發(fā)明的另一目的在于提供一種低成本、耐腐蝕性好、耐磨性好的鈦基硬質(zhì)合金及其制備方法。

本發(fā)明的一方面提供了一種鈦基硬質(zhì)合金的制備方法。所述制備方法包括以下步驟：將按質(zhì)量計6～35份的粘結(jié)相金屬與65～94份的硬質(zhì)相碳化物混合，形成混合料，其中，粘結(jié)相金屬由0.1～2份的鉬、鈮、鉻、鋁和釩中的一種或幾種以及余量的鈦混合而成，硬質(zhì)相碳化物為碳化鈦和/或碳化釩；向所述混合料中加入成形劑，進行球磨；對球磨后的混合料進行干燥；將干燥后的混合料成形為壓坯；燒結(jié)壓坯，得到鈦基硬質(zhì)合金，其中，燒結(jié)步驟在真空或惰性氣體保護下進行，燒結(jié)溫度為1450℃～1680℃。

本發(fā)明的另一方面提供了一種鈦基硬質(zhì)合金。所述鈦基硬質(zhì)合金的成分按質(zhì)量百分比計由6～35％的粘結(jié)相金屬與65～94％的硬質(zhì)相碳化物構(gòu)成，其中，粘結(jié)相金屬由占鈦基硬質(zhì)合金總質(zhì)量的0.1～2％的鉬、鈮、鉻、鋁和釩中的一種或幾種以及余量的鈦構(gòu)成，硬質(zhì)相碳化物為碳化鈦和/或碳化釩。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果包括：在氧化性的酸、堿介質(zhì)中的耐腐蝕性能明顯優(yōu)于目前市場上的鈷、鎳、鐵基硬質(zhì)合金；制造成本遠低于鈷基、鎳基硬質(zhì)合金；耐磨性好，在密封和耐磨零件領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

具體實施方式

在下文中，將結(jié)合示例性實施例來詳細說明本發(fā)明的鈦基硬質(zhì)合金及其制備方法。

在本發(fā)明的一個示例性實施例中，鈦基硬質(zhì)合金的制備方法由配料、混合球磨、干燥、成形和燒結(jié)的步驟構(gòu)成，其中：

(1)配料

將按質(zhì)量計6～35份的粘結(jié)相金屬與65～94份的硬質(zhì)相碳化物混合，形成混合料。其中，粘結(jié)相金屬可以由0.1～2份的鉬、鈮、鉻、鋁和釩的一種或幾種以及余量的鈦構(gòu)成。例如，粘結(jié)相金屬可以由0.1～2份的鉬粉、鈮粉、鉻粉、鋁粉和釩粉的一種或幾種以及余量的鈦粉構(gòu)成，粘結(jié)相金屬中的鉬、鈮、鉻、鋁和釩以及鈦也可以為合金粉的形式，例如，鋁釩合金粉、鈦鋁釩合金粉等。硬質(zhì)相碳化物可以為碳化鈦粉末和/或碳化釩粉末，也可以為碳化釩鈦復(fù)合物的粉末。

優(yōu)選地，混合料可以由15～24份的粘結(jié)相金屬與76～85份的硬質(zhì)相碳化物構(gòu)成。粘結(jié)相金屬可以由0.8～1.4份的鉬粉、鈮粉、鉻粉、鋁粉和釩粉的一種或幾種以及余量的鈦粉混合而成。

(2)混合球磨

向混合料中加入成形劑，進行球磨。具體來講，向按照上述配料步驟形成的混合料粉末中加入成形劑(例如，石蠟或橡膠等)和研磨介質(zhì)(例如，無水乙醇、硬質(zhì)合金球等)，裝入球磨機中進行球磨混合。

(3)干燥

對球磨后的混合料進行干燥處理。具體來講，干燥球磨混合后的料粉，并去除其中的研磨介質(zhì)。

(4)成形

將干燥后的混合料成形為壓坯。例如，可以通過模壓或等靜壓成形等方式將料粉成形為壓坯。此外，成形的步驟還可以包括：先將干燥好的混合料粉經(jīng)過擦篩制粒，以形成供壓坯使用的物料顆粒的步驟。

(5)燒結(jié)