[發明專利]一種含碳化物抑制劑的WC-2．5TiC-10Co超細晶硬質

在審

• 申請號: 201710948302.5
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN109652698A
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 劉冰飛
• 申請（專利權）人: 劉冰飛
• 主分類號: C22C29/08
• 分類號: C22C29/08;C22C1/05;B22F1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

為了改善WC?Co硬質合金的硬度、耐磨性，制備了一種含碳化物抑制劑的WC?2．5TiC?10Co超細晶硬質。采用WC粉末、TiC粉末、Co粉末、Cr₃C₂、VC、TaC、NbC納米粉末為原料，碳化物的添加能夠抑制晶粒在燒結過程中的長大現象，使硬質合金具有更均勻的內部結構及更高的致密度。添加碳化物所制備的硬質合金，其致密度可達到99%以上。所制得的含碳化物抑制劑的WC?2.5TiC?10Co超細晶硬質，其硬度、致密化程度、抗彎強度都得到大幅提升。本發明能夠為制備高性能的WC?10Co超細晶硬質提供一種新的生產工藝。

所屬技術領域

本發明涉及一種硬質合金材料，尤其涉及一種含碳化物抑制劑的WC-2.5TiC-10Co超細晶硬質。

背景技術

硬質合金是由1種或多種高硬度、高模量的間隙化合物(通常是WC與過渡金屬Fe、Co、Ni或其合金)組成的復合材料，WC-Co硬質合金中WC相硬度極高，且粘結相Co對碳化物的潤濕性非常好(潤濕角為0°)，WC與Co良好的兼容性使得WC-Co硬質合金具有優良的綜合性能。WC-Co硬質合金也被譽為“工業的牙齒”，如何有針對性的依用途研究或開發高性能材料是該領域的研究熱點。

超細硬質合金是WC晶粒度≤0.5μm的硬質合金，這類合金因具有高強度和高硬度等優異性能而成為高效精密刀具的理想材質，也是硬質合金的發展方向。超細硬質合金在燒結過程中WC晶粒會迅速長大，隨著晶粒的長大，合金機械強度降低，粗大的WC晶粒會導致合金斷裂。為了控制WC晶粒的異常長大，VC和Cr₃C₂是經常使用的晶粒生長抑制劑。

發明內容

本發明的目的是為了改善WC-Co硬質合金的硬度、耐磨性，設計了一種含碳化物抑制劑的WC-2.5TiC-10Co超細晶硬質。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

含碳化物抑制劑的WC-2.5TiC-10Co超細晶硬質的制備原料包括：直徑為1.2mm的WC粉末，直徑為0.5mm的TiC粉末，直徑為0.3mm的Co粉末及Cr₃C₂、VC、TaC、NbC納米粉末。

含碳化物抑制劑的WC-2.5TiC-10Co超細晶硬質的制備步驟為：將原料粉末按照實驗設計方案進行配料，然后加入到硬質合金罐中進行球磨，球磨分散介質為無水酒精和液體石蠟，球料比為10：1，球磨機轉速為350r/min，球磨時間為30h。為了避免在高能球磨過程中產生巨大的熱量導致溫度升高，因此將環境溫度設為-10℃。將球磨后的粉料進行干燥處理，倒入內徑為50mm的石墨模具中進行壓制成形，冷壓后再把模具放入真空熱壓爐中，抽真空至1.0×10^-2Pa后升溫，升溫速率10℃/min。采用的熱壓溫度為1410℃，壓力為20MPa，并保溫保壓1h，隨后爐冷。

含碳化物抑制劑的WC-2.5TiC-10Co超細晶硬質的檢測步驟為：硬度檢測采用KB3000萬能硬度計，抗彎強度采用Instron3液壓伺服萬能材料實驗機，物相分析采用XD5型X射線衍射儀，微觀組織采用Supra35場發射掃描電鏡。

所述的含碳化物抑制劑的WC-2.5TiC-10Co超細晶硬質，球磨工藝能夠顯著減小原料粉末的粒徑，這為制備高性能的超細WC-Co硬質合金提供了基礎。因為，隨著原料粉末粒度的增加，硬質合金的性能會降低。而且，粒度較小的粉末也很難獲得。

所述的含碳化物抑制劑的WC-2.5TiC-10Co超細晶硬質，碳化物的添加能夠抑制晶粒在燒結過程中的長大現象，使硬質合金具有更均勻的內部結構及更高的致密度。添加碳化物所制備的硬質合金，其致密度可達到99%以上。