[發明專利]一種梯度分布硬質合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201610832076.X
• 申請日: 2016-09-18
• 公開（公告）號: CN106282718B
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 劉金洋;陳健;鄧欣
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C22C29/08
• 分類號: C22C29/08;C22C1/05;C22C1/10;B22F3/105;B22F7/02;B33Y10/00;B33Y70/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本發明提供了一種梯度分布硬質合金，所述梯度分布硬質合金截斷面由表及里Co含量由低到高變化，WC晶粒粒度由小到大變化。本發明在采用激光選區熔化3D直接打印法制備硬質合金的過程中，每層鋪設Co含量和/或WC晶粒尺寸不同的硬質合金顆粒，這種方法能夠制備得到表層Co含量較低，沿厚度方向Co含量實現從低到高梯度變化的硬質合金，和/或表層WC晶粒小，沿厚度方向WC晶粒實現由小到大梯度變化的硬質合金，實現了WC粒度以及Co含量的雙重梯度分布，使本發明提供的梯度分布硬質合金同時具有較好的斷裂韌性、耐磨性和硬度。本發明還提供了一種梯度硬質合金的制備方法。

技術領域

本發明涉及合金技術領域，尤其涉及一種梯度分布硬質合金及其制備方法。

背景技術

硬質合金是由難熔金屬的硬質化合物和粘結金屬通過粉末冶金工藝制成的一種合金材料。硬質合金具有硬度高、耐磨、強度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優良性能，特別是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的溫度下也基本保持不變，在1000℃時仍有很高的硬度。硬質合金作為一類特殊工具材料已經廣泛用于制造切削工具、刀具、鉆具和耐磨零部件，廣泛應用于軍工、航天航空、機械加工、冶金、石油鉆井、礦山工具、電子通訊、建筑等領域。

申請號為201510541956.7的中國專利公開了一種硬質合金材料，所述硬質合金材料由以下重量百分比的組分組成：1～20％粘結相，80～99％硬質相，所述硬質相由WC和TiAlCN組成，所述WC占所述硬質合金材料的重量百分比為60～98.5％，所述TiAlCN占所述硬質合金材料的重量百分比為0.5～20％。現有技術提供的這種硬質合金能夠使硬質相具有較高的硬度和抗氧化性能，能夠提高制得的硬質合金工具的高溫強度、硬度和韌性，TiAlCN硬質相還能夠細化WC硬質相晶粒，提高硬質合金的硬度、強度和韌性；TiAlCN硬質相在硬質合金高溫使用過程中，能夠在工具表面能夠形成致密氧化物保護膜，抗氧化溫度達到800℃以上，并且抗硫化和抗各種介質腐蝕，硬質合金工具可在高溫和惡劣的環境下工作。但是這種硬質合金的不能同時具有較好的斷裂韌性、耐磨性和硬度，限制了其廣泛應用。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種梯度分布硬質合金及其制備方法，本發明提供的梯度分布硬質合金同時具有較好的斷裂韌性、硬度和耐磨性。

本發明提供了一種梯度分布硬質合金，所述梯度分布硬質合金截斷面由表及里Co含量由低到高變化，WC晶粒尺寸由小到大變化。

優選的，Co含量由低到高從5～50％梯度連續變化。

優選的，Co含量在由表及里100～50000μm厚度范圍內變化。

優選的，WC晶粒尺寸由小到大從100～10000nm梯度連續變化。

優選的，WC晶粒尺寸在由表及里100～50000μm厚度范圍內變化。

本發明提供了一種上述技術方案中的梯度分布硬質合金的制備方法，包括：

將WC-xCo硬質合金顆粒進行激光選區熔化3D直接打印，得到梯度分布硬質合金；

x為5～50％；WC-xCo硬質合金顆粒中WC的晶粒尺寸為100～10000nm。

優選的，WC-xCo硬質合金顆粒的制備方法為霧化干燥制粒法或滾動制粒法。

優選的，激光選區熔化3D直接打印法包括以下步驟：

(1)將WC-xCo硬質合金顆粒平鋪后加熱形成當前層；

(2)采用激光束按照預設的當前層截面輪廓進行掃描，使WC-xCo硬質合金顆粒燒結，形成截面層；

(3)在截面層上再次平鋪WC-xCo硬質合金顆粒重復上述步驟(1)～(2)的操作過程，直至得到預設形狀的硬質合金。