[發(fā)明專利]一種硬質(zhì)合金棒材結(jié)構(gòu)成型方法及其結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811246856.1
• 申請(qǐng)日: 2018-10-25
• 公開（公告）號(hào): CN109226774A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾廣勝;曾昭杰;曾雁琳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B22F7/08
• 分類號(hào): B22F7/08;B22F3/02;B22F3/10;C22C29/08
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 肖宇揚(yáng)

本發(fā)明公開了一種硬質(zhì)合金棒材結(jié)構(gòu)成型方法及其結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用，包括：填充；壓制成型；燒結(jié)，在真空條件下進(jìn)行燒結(jié)，所述燒結(jié)溫度分別達(dá)到300～310、600～610、1000～1100℃時(shí)，保溫25～30min，當(dāng)燒結(jié)溫度達(dá)到1500～1550℃時(shí)，經(jīng)過50～60min降溫至1150～1200℃繼續(xù)加熱至1500～1550℃并保溫55～60min；冷卻；本發(fā)明成型方法制作出的硬質(zhì)合金棒材結(jié)構(gòu)通過內(nèi)外雙層結(jié)構(gòu)的有效結(jié)合，其中，外層采用碳素鋼一體成型，保證了棒材結(jié)構(gòu)的韌性，內(nèi)層采用硬度和耐磨性較高的硬質(zhì)合金，與外層韌性較高的碳素鋼配合，在結(jié)構(gòu)方面有效的調(diào)節(jié)了耐磨性和韌性及抗疲勞性之間的矛盾。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于硬質(zhì)合金領(lǐng)域，具體涉及一種硬質(zhì)合金棒材結(jié)構(gòu)成型方法及其結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用。

背景技術(shù)

硬質(zhì)合金是一種以難熔金屬化合物為基體，以鐵族金屬作為粘接劑，用粉末冶金方法制造的一種材料，由于這種材料在常溫和高溫條件下均具有高的硬度、高的機(jī)械強(qiáng)度和彈性模數(shù)，以及良好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐酸、耐堿、耐腐蝕、抗氧化等優(yōu)點(diǎn)，使它在現(xiàn)代工具材料、耐磨材料、耐腐蝕和耐高溫材料等方面占據(jù)著重要地位。但是，由于硬質(zhì)合金是難熔金屬化合物和粘接相金屬的統(tǒng)一體，難熔化合物硬而脆，粘接相金屬軟而韌，在這個(gè)統(tǒng)一體中難熔化合物和粘接相金屬含量關(guān)系反映在性能上就是合金的硬度、耐磨性與合金的韌性、機(jī)械強(qiáng)度及抗疲勞性間此消彼長的關(guān)系：即合金的硬度與強(qiáng)度，耐磨性和韌性及抗疲勞性之間存在尖銳的矛盾。

現(xiàn)有技術(shù)中，通常通過梯度硬質(zhì)合金來解決合金硬度與強(qiáng)度間的問題，通過硬質(zhì)合金各組分的配比調(diào)整，調(diào)節(jié)耐磨性和韌性及抗疲勞性之間存在尖銳的矛盾。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供硬質(zhì)合金棒材結(jié)構(gòu)成型方法，通過結(jié)構(gòu)上的調(diào)整來解決現(xiàn)有技術(shù)中硬質(zhì)合金強(qiáng)度與硬度，耐磨性和韌性及抗疲勞性之間矛盾的問題，同時(shí)達(dá)到減少成本的目的。

本發(fā)明根據(jù)棒材結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)合理的材料配方，包括組分成分、含量比例、以及成型工藝參數(shù)，通過各組分的協(xié)同作用，優(yōu)化組分比例和工藝參數(shù)，得到一種綜合性能優(yōu)異，成本低廉的硬質(zhì)合金材料，主要用于機(jī)加工刀具領(lǐng)域。

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

提供一種硬質(zhì)合金棒材結(jié)構(gòu)成型方法，包括：

填充，設(shè)置一外層結(jié)構(gòu)，所述外層結(jié)構(gòu)一體成型，設(shè)置腔體位于所述外層結(jié)構(gòu)內(nèi)部，設(shè)置凹槽位于所述腔體內(nèi)表面，在腔體內(nèi)填充硬質(zhì)合金粉末；

壓制成型，將填充入所述腔體的硬質(zhì)合金粉末擠壓，并填滿所述腔體及腔體內(nèi)的凹槽；

燒結(jié)，在真空條件下進(jìn)行燒結(jié)，所述燒結(jié)溫度分別達(dá)到300～310、600～610、1000～1100℃時(shí)，保溫25～30min，當(dāng)燒結(jié)溫度達(dá)到1500～1550℃時(shí)，經(jīng)過50～60min降溫至1150～1200℃繼續(xù)加熱至1500～1550℃并保溫55～60min；

冷卻，冷卻過程中，通過液態(tài)二氧化碳、液氮或冷卻水霧化對(duì)經(jīng)燒結(jié)后的硬質(zhì)合金棒材結(jié)構(gòu)進(jìn)行冷卻工序。

進(jìn)一步地，所述硬質(zhì)合金粉末由以下重量份原料組成：WC粉末65～80份、Co粉末1～3份、TaC3～3.5份、NbC2～3份、MoC8～10份、ZrC6～8份、TiC25～30份、鐵粉3～5份、鎳粉1～2份。；其中，碳化鎢、碳化鈦、碳化鋯、碳化鈮，按比例混合后在高溫下生產(chǎn)類質(zhì)同晶體，鈷作為連續(xù)相的粘結(jié)劑，為材料提供韌性和彎矩強(qiáng)度，碳化鉭作為抑制劑，用于控制晶粒長大速度，保障材料具有很好的硬度、韌性和耐磨性能，碳化鋯還能夠提高材料耐高溫性能，碳化鉬提高材料的耐腐蝕性能，碳化鈮提高材料的耐磨性能以及高溫尺寸穩(wěn)定性，碳化鈮和碳化鉬協(xié)同作用，也同時(shí)起到細(xì)化晶粒的作用。