[發(fā)明專利]非晶晶化制備納米晶WC-Co硬質(zhì)合金的方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201811233704.8 | 申請日： | 2018-10-23 |
| 公開（公告）號： | CN109175387B | 公開（公告）日： | 2021-05-25 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 宋曉艷;彭勇;王海濱;劉雪梅 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號： | B22F9/04 | 分類號： | B22F9/04;B22F3/105;B22F1/00;C22C29/08;C22C1/05;C22C1/10 |
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| 地址： | 100124 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 非晶晶化 制備 納米 wc co 硬質(zhì)合金 方法 | ||
非晶晶化制備納米晶WC?Co硬質(zhì)合金的方法，屬于硬質(zhì)合金材料制備領(lǐng)域。首先制備出三元化合物Co6W6C粉末，經(jīng)高能球磨得到非晶態(tài)的Co6W6C粉末，再在放電等離子燒結(jié)的條件下，使非晶態(tài)Co6W6C粉末發(fā)生晶化反應(yīng)，一步生成納米多晶態(tài)WC?Co兩相復(fù)合粉末，進(jìn)而進(jìn)行燒結(jié)致密化，最后獲得納米晶組織的致密WC?Co硬質(zhì)合金塊體材料。本方法可以確保非晶Co6W6C粉末完全晶化、反應(yīng)充分得到純凈的WC和Co，同時(shí)不發(fā)生明顯晶粒長大而使塊體中WC平均晶粒尺寸保持在納米尺度。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于硬質(zhì)合金材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種用三元化合物為前驅(qū)體制備納米晶WC-Co硬質(zhì)合金塊體材料的方法。
背景技術(shù)
WC-Co硬質(zhì)合金因其高硬度和耐磨性、高的抗彎強(qiáng)度和良好斷裂韌性等獨(dú)特性能，在切削工具、模具、礦山工具及耐磨零部件等工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。當(dāng)WC晶粒尺寸細(xì)化到超細(xì)乃至納米尺度，硬質(zhì)合金可具有更高的硬度和強(qiáng)度。傳統(tǒng)方法通過在WC-Co粉末中加入難熔金屬碳化物(VC、Cr3C2、NbC等)作為晶粒長大抑制劑，控制燒結(jié)過程中晶粒粗化，以期得到納米晶粒組織的硬質(zhì)合金塊體材料。然而，由于難以解決控制晶粒長大和獲得接近理論密度的燒結(jié)致密性之間的矛盾，目前國內(nèi)外所制備的硬質(zhì)合金塊體材料的WC平均晶粒尺寸絕大多數(shù)在亞微米尺度，極少有WC平均晶粒尺寸減小到100nm以下真正意義上的納米晶硬質(zhì)合金塊體材料的研究報(bào)道。
非晶晶化法是金屬材料領(lǐng)域用于制備納米晶組織的金屬或合金的一種有效方法。但是，這種方法從未應(yīng)用于陶瓷材料領(lǐng)域或陶瓷基復(fù)合材料領(lǐng)域，其根本原因在于陶瓷基非晶態(tài)前驅(qū)體材料制備極難。因此，國內(nèi)外至今尚無通過非晶晶化的方式制備納米晶硬質(zhì)合金的報(bào)道。為突破此國際技術(shù)難題，本發(fā)明選擇一種特殊的三元化合物以之作為間接前驅(qū)體，首先制備非晶態(tài)組織，再通過同步發(fā)生的非晶晶化和原位反應(yīng)過程，獲得納米晶組織的WC-Co復(fù)合材料塊體。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明首先批量制備出三元化合物Co6W6C粉末，優(yōu)選應(yīng)用申請人已有授權(quán)專利技術(shù)(授權(quán)專利號：CN201510491451.4)；將制備的Co6W6C粉末進(jìn)行高能球磨得到非晶態(tài)的Co6W6C粉末，再利用放電等離子燒結(jié)的獨(dú)特條件，使非晶態(tài)Co6W6C粉末同步發(fā)生晶化反應(yīng)，生成納米多晶態(tài)WC-Co復(fù)合粉末，進(jìn)而進(jìn)行燒結(jié)致密化，最后獲得納米晶組織的致密WC-Co硬質(zhì)合金塊體材料。本發(fā)明其特征在于，包含以下步驟：
(1)批量制備出平均粒徑不大于500nm的三元化合物Co6W6C粉末(以申請人已有授權(quán)專利技術(shù)(授權(quán)專利號：CN201510491451.4))，以之為原料，與硬質(zhì)合金球一起加入硬質(zhì)合金球磨罐中，每罐中裝入直徑分別為4mm、5mm、8mm和10mm的四種硬質(zhì)合金磨球，其質(zhì)量比為2:2:4:2，以氬氣作為保護(hù)性氣氛，硬質(zhì)合金磨球與三元化合物Co6W6C的重量比為(18～25)：1，球磨時(shí)間為55～70小時(shí)，球磨轉(zhuǎn)速為500～600r/min，球磨后得到非晶態(tài)的Co6W6C粉末；
(2)對制備的非晶態(tài)Co6W6C粉末進(jìn)行碳含量檢測，結(jié)合測定的碳含量和反應(yīng)式Co6W6C+5C＝6WC+6Co加入相應(yīng)的炭黑，使得混合粉末中的碳元素含量為6.00％～6.90wt％；
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