[發明專利]一種表面具有雙層梯度結構的硬質合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201610541860.5
• 申請日: 2016-07-11
• 公開（公告）號: CN106048360B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 張偉彬;杜勇;彭英彪;李娜;何旭文;周鵬;謝文
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B32B15/01
• 分類號: B32B15/01;C22C29/08;C22C1/05
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所43114
• 代理人: 顏勇

1.一種表面具有雙層梯度結構的硬質合金，其特征在于：所述硬質合金從外到里包括第一梯度層、第二梯度層、芯部；所述第一梯度層不含立方相，所述第二梯度層含有立方相，所述芯部含有立方相；所述第一梯度層和第二梯度層中粘接相的含量分別高于和低于硬質合金中粘接相的平均含量；

所述硬質合金由WC、Co、立方相組成；所述立方相包括富Ti立方相和富Zr/Hf立方相；

所述第一梯度層中僅含有WC和Co兩相，不含立方相且Co含量高于硬質合金中Co的平均含量；

所述第二梯度層由WC、Co和立方相構成；所述第二梯度層的Ti含量高于硬質合金中Ti的平均含量，而Co、Zr/Hf的含量分別低于硬質合金中Co、Zr/Hf的平均含量。

2.根據權利要求1所述的一種表面具有雙層梯度結構的硬質合金，其特征在于；所述硬質合金以質量百分比包括下述組分：

Co：6‐12％；

Ti：1‐5％；

Ta：0‐5％；

Nb：0‐5％；

Zr/Hf：1.5‐4.5％；

N：0.08‐0.3％，

余量為WC。

3.根據權利要求1所述的一種表面具有雙層梯度結構的硬質合金，其特征在于：

所述第一梯度層的厚度為3‐70μm，所述第二梯度層的厚度為3‐70μm；

所述硬質合金由WC、Co、立方相組成；所述立方相包括富Ti‐(Ta/Nb)立方相和富Zr/Hf立方相；

所述第一梯度層中僅含有WC和Co兩相，不含立方相且Co含量高于硬質合金中Co的平均含量；

所述第二梯度層由WC、Co和立方相構成；所述第二梯度層的Ti‐(Ta/Nb)含量高于硬質合金中Ti‐(Ta/Nb)的平均含量，而Co、Zr/Hf的含量分別低于硬質合金中Co、Zr/Hf的平均含量。

4.根據權利要求3所述的一種表面具有雙層梯度結構的硬質合金，其特征在于：

所述第一梯度層Co含量為硬質合金平均Co含量的1.5‐3倍；第二梯度層中Co含量為硬質合金平均Co含量的0.5‐0.9倍，第二梯度層中Ti‐(Ta/Nb)含量為整個硬質合金質量的3‐12％，Zr/Hf含量為整個硬質合金質量的0.5‐4％。

5.一種制備權利要求1‐4任意一項所述的表面具有雙層梯度結構的硬質合金的方法，其特征在于包括下述步驟：

步驟一

按設計組分配鎢源、鈷源、鈦源、鉭源、鈮源、鋯源、鉿源、 碳源；

步驟二

將配取的原料加入球磨機中進行濕磨后經干燥、壓制成型處理得到壓坯；對壓坯兩段燒結，得到表面具有雙層梯度硬質合金；所述兩段燒結為：首先在真空氣氛下進行真空燒結，當爐溫升至950‐1050℃時通入氮氣并升溫至1350‐1385℃進行燒結，然后再抽真空并通入氬氣，接著升溫至1450‐1475℃保溫燒結，得到表面具有雙層梯度結構的硬質合金。

6.根據權利要求5所述的一種表面具有雙層梯度結構的硬質合金的制備方法，其特征在于：

所述鎢源為WC粉、碳化鎢鈦粉中至少一種與單質鎢粉所組成的混合物；

所述鈷源選自Co粉；所述鈦源選自碳化鎢鈦粉、碳化鈦粉、氮化鈦粉、碳氮化鈦粉中的至少一種；

所述鉭源選自碳化鉭粉、碳化鎢鉭粉、碳化鎢鈦鉭粉中的至少一種；

所述鈮源選自碳化鈮粉、碳化鎢鈮粉、碳化鎢鈦鈮粉中的至少一種；

所述鋯源選自碳化鋯粉，碳化鈦鋯粉中的至少一種；

所述鉿源選自碳化鉿粉，碳化鈦鉿粉中的至少一種；

所述碳源由WC粉、碳化鈦粉末、碳化鎢鈦粉、碳氮化鈦粉、碳化鉭粉、碳化鈮粉、碳化鋯粉、碳化鉿粉及碳粉提供。

7.根據權利要求6所述的一種表面具有雙層梯度結構的硬質合金的制備方法，其特征在于：

所述WC粉的粒度為3‐6μm；所述碳化鎢鈦粉的粒度為1‐4μm；所述鈷粉的粒度為0.8‐2μm；所述碳氮化鈦粉的粒度為1‐4μm；所述碳化鉭粉的粒度為1‐4μm；所述碳化鈮粉的粒度為1‐4μm；所述的碳化鋯粉的粒度為1‐4μm；所述碳化鉿粉的粒度為1‐4μm；所述碳化鈦粉與氮化鈦粉的粉末粒度均為1‐4μm；所述單質鎢粉的粒度為1‐4μm。