[發明專利]一種新粘結相硬質合金材料的制備方法

有效

• 申請號: 201811105663.4
• 申請日: 2018-09-21
• 公開（公告）號: CN109112378B
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 江雯倩;曹晨煜
• 申請（專利權）人: 四川煜興新型材料科技有限公司
• 主分類號: C22C29/08
• 分類號: C22C29/08;C22C1/05;C22C1/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種新粘結相硬質合金材料的制備方法，其特征是先采用間歇式攪拌球磨制備出Fe:Ni:Co:Cu:Cr=1:1:(0.4?0.6):(0.2?0.4):(0.2?0.4)的五元非晶態粘結相粉末；然后將五元非晶態粘結相粉末與硬質相粉末混合；加入成型劑壓制成生坯并經過低溫脫蠟，制備出粘結相仍為非晶態的脫成型劑生坯；最后采用30~50℃/min的快速升溫、1400~1450℃短時保溫10~30min和快速冷卻的微波燒結工藝使非晶態的粘結相實現晶化，但硬質相向粘結相的溶解得到抑制，最終制備出以面心立方結構的高熵合金為粘結相的新粘結相硬質合金。本發明克服了現有的復雜多元合金化粘結相硬質合金中，因WC硬質相在粘結相中溶解而出現相對含量降低，硬質合金力學性能不足的問題，可用于切削刀具、耐磨零件、國防軍工等領域中使用的硬質合金材料的制備。

技術領域

本發明涉及一種硬質合金材料的制備方法，特別涉及新粘結相硬質合金的制備方法，屬于硬質材料領域。

背景技術

硬質合金是以難熔金屬碳化物如WC、TiC等為基，以Co等鐵族金屬為粘結劑，采用粉末冶金方法制造的高硬度、高耐磨的多相固體材料。硬質合金在機械制造、地礦工具、建筑水利、國防軍工等領域有廣泛的應用，但是隨著服役工況越來越惡劣，傳統的Co粘結硬質合金越來越難以滿足需求，新型粘結相越來越多的被采用。

目前，硬質合金行業多采用粘結相的復雜多元合金化來提高硬質合金性能。ZL201510541909.2發明了一種基于高溫高強度粘結相的硬質合金材料，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，其特征在于：所述粘結相為CoCrAlY，所述粘結相中各元素的重量百分比為：Co：43～74.5%，Cr：20～40%，Al：5～15%，Y：0.5～2%。CN201510886066.X公開了一種高性能硬質合金及其制備方法，它是以鈷基合金作為粘結相制備高性能硬質合金，其中鈷基合金組成為Co-Al-W，各組分的摩爾百分比如下：Co：78-99%，Al：1-10%，W：0.1-12%。

多元合金化的粘結相比簡單的Co粘結相具有更高的性能，但是在硬質合金的高溫燒結過程中，WC等硬質相會在粘結相中溶解。這會導致兩個問題，一是所設計的粘結相成分在燒結后會因硬質相元素的溶入而改變；二是粘結相得到一定程度強化的同時，硬質相的相對含量會降低，最終制備的硬質合金性能低于基于復合材料性能混合法則計算得到的理論值。因此，采用傳統的基于復雜多元合金化的新粘結相硬質合金制備方法仍有待突破和提高。

發明內容

本發明針對目前制備新粘結相硬質合金時，多元復雜合金化的工藝存在的粘結相成分難以保持，硬質相相對含量降低的問題，提出了基于高熵合金粘結相的粘結相硬質合金制備方法。本發明先采用間歇式攪拌球磨制備出FeNiCoCuCr非晶態的高熵合金粘結相粉末；然后將五元非晶態粘結相粉末與硬質相粉末混合；加入成型劑壓制成生坯并經過低溫脫蠟，制備出粘結相仍未為非晶態的脫成型劑生坯；最后采用快速升溫、短時保溫和快速冷卻的微波燒結工藝使非晶粘結相實現晶化，但硬質相向粘結相的溶解得到抑制，最終制備出以面心立方結構的高熵合金為粘結相的新粘結相硬質合金。

本發明的新粘結相硬質合金材料的制備方法，其特征在于依次包含以下步驟：

（1）五元非晶態粘結相粉末制備：稱取各種原料粉末，按原子百分比Fe:Ni:Co:Cu:Cr =1:1:(0.4-0.6):(0.2-0.4):(0.2-0.4)；將所稱取的原料粉末進行攪拌球磨，球磨轉速500~600r/min，球磨過程中充入2kPa氬氣進行保護，球磨時間4~6h，球磨1h間歇10~15min，球磨結束后經過過濾、干燥、過篩，制備成五元非晶態粘結相粉末；