[發明專利]一種大尺寸無粘結相純碳化鎢硬質合金的SPS燒結方法

有效

• 申請號: 201810059172.4
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN108165859B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 張久興;黃昊;趙晶晶;韓翠柳;楊新宇;吳曉剛
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: C22C29/08
• 分類號: C22C29/08;C22C1/05;B22F3/14;B22F3/105
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 盧敏

1.一種大尺寸無粘結相純碳化鎢硬質合金的SPS燒結方法，其特征在于：

根據所需碳化鎢硬質合金試樣的尺寸，設置相應尺寸的石墨模具；將無粘結相純碳化鎢粉末放入石墨模具中預壓，然后再置于放電等離子燒結系統中，梯度加壓的同時梯度升溫，直至石墨模具下壓頭的位移不再發生變化時停止升溫，保溫燒結，然后隨爐冷卻即獲得大尺寸無粘結相純碳化鎢硬質合金試樣。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所獲得的碳化鎢硬質合金試樣尺寸為：直徑不小于60mm，厚度不小于5mm。

3.根據權利要求1或所述的方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、

根據所需碳化鎢硬質合金試樣的尺寸，稱取無粘結相純碳化鎢粉末；

步驟2、

根據所需碳化鎢硬質合金試樣的尺寸，設置相應尺寸的石墨模具，所述石墨模具包括石墨陰模、石墨內襯套、上、下共兩個壓頭和兩片石墨薄板；

將石墨內襯套放入石墨陰模內，再依次放入下壓頭、一片石墨薄板和兩層碳紙；將碳化鎢粉末裝填進石墨模具內，每填充500g后將粉末壓實，再次填充，直至將所有粉末裝入石墨模具中；然后再依次放入兩層碳紙、另一片石墨薄板和上壓頭；

采用手動液壓機對裝好碳化鎢粉末的石墨模具進行預壓，壓力為8～12MPa，調整上下壓頭高度，使兩邊壓頭露出石墨模具的長度相同；

步驟3、

在裝好碳化鎢粉末的石墨模具外圍裹上兩層4～6mm厚的碳氈，同時在石墨模具上、下面各套一層4～6mm厚的碳氈，然后將其置于放電等離子燒結系統的爐腔中，固定上壓頭，抽真空至5Pa以下，通入直流脈沖電流，對碳化鎢粉末進行燒結成形，工藝條件為：

軸向壓力：采用梯度加壓的方式：預加壓力為10MPa；在碳化鎢粉末的體積由膨脹轉為收縮時，進行第一次加壓，壓力由10MPa加至20MPa；在真空度降至低于燒結過程中真空度最高值的1/2之后、且在溫度升至1500℃之前，進行第二次加壓，壓力由20MPa加至30MPa，然后恒壓；

升溫速率：采用梯度升溫的方法：由室溫升至600℃的區間升溫速率為20℃/min，由600℃升至燒結溫度的區間升溫速率為15～40℃/min；

燒結溫度：升溫至下壓頭的位移不再變化時的溫度；

當下壓頭的位移不再變化時，停止升溫，保溫1～10min，然后切斷電流并泄壓，隨爐冷卻后即獲得大尺寸無粘結相純碳化鎢硬質合金試樣。

4.根據權利要求3所述的SPS燒結方法，其特征在于：當下壓頭的位移不再變化時，上、下壓頭超出石墨陰模的高度在3～10mm。