[發(fā)明專(zhuān)利]一種高熵合金粘結(jié)相超細(xì)碳化鎢硬質(zhì)合金及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811288722.6
• 申請(qǐng)日: 2018-10-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109252081B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉允中;羅文艷;沈君劍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C22C29/08
• 分類(lèi)號(hào): C22C29/08;C22C1/05;C22C1/10
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 陳智英

本發(fā)明屬于硬質(zhì)合金的技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種高熵合金粘結(jié)相超細(xì)碳化鎢硬質(zhì)合金及其制備方法。所述高熵合金粘結(jié)相超細(xì)碳化鎢硬質(zhì)合金以高熵合金為粘結(jié)相，以碳化鎢為硬質(zhì)相；所述高熵合金的組元為Al、Co、Cr、Cu、Fe和Ni中的至少五種，且每種元素的原子百分比為5～35％。方法：將高熵合金粉與WC粉末混合后進(jìn)行放電等離子體燒結(jié)成型，獲得高熵合金粘結(jié)相超細(xì)碳化鎢硬質(zhì)合金。本發(fā)明的碳化鎢硬質(zhì)合金晶粒細(xì)小，綜合力學(xué)性能良好；無(wú)需添加晶粒長(zhǎng)大抑制劑；顯著減少了鈷的消耗，降低了原材料成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高熵合金粘結(jié)相超細(xì)碳化鎢硬質(zhì)合金及其制備方法，屬于硬質(zhì)合金技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

硬質(zhì)合金具有高硬度、良好的高溫強(qiáng)度及斷裂韌性，在工業(yè)上得到了廣泛的應(yīng)用，如金屬切削的刀具、鉆頭、拔模等，因而又被譽(yù)為“工業(yè)的牙齒”。硬質(zhì)合金由硬質(zhì)相和粘結(jié)相通過(guò)粉末冶金工藝制備而成，硬質(zhì)相為硬質(zhì)合金提供高硬度，粘結(jié)相則為其提供韌性，且通常隨著硬度的提高斷裂韌性降低。為了提高硬質(zhì)合金的綜合性能，降低成本以適應(yīng)工業(yè)發(fā)展的需求，人們對(duì)制備超細(xì)/納米晶硬質(zhì)合金，開(kāi)發(fā)新型粘結(jié)相進(jìn)行了大量的研究。盡管制備超細(xì)/納米晶硬質(zhì)合金可以提高硬質(zhì)合金的綜合性能，但其工藝復(fù)雜，且超細(xì)/納米硬質(zhì)合金粉末在燒結(jié)過(guò)程中快速長(zhǎng)大使得其失去超細(xì)/納米晶特征，因而需要加入晶粒長(zhǎng)大抑制劑。另一方面，雖然一些新型粘結(jié)相被開(kāi)發(fā)出來(lái)，但是具有磁性和毒性且為戰(zhàn)略性資源的鈷仍是目前應(yīng)用最廣泛的粘結(jié)相，這也是制備新型粘結(jié)相面臨的重要挑戰(zhàn)。

因此，為了進(jìn)一步提高硬質(zhì)合金的綜合力學(xué)性能，同時(shí)開(kāi)發(fā)性能優(yōu)良可替代Co的粘結(jié)相，本發(fā)明提出以高熵合金為粘結(jié)相，采用放電等離子燒結(jié)制備綜合力學(xué)性能良好的超細(xì)碳化鎢硬質(zhì)合金。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有碳化鎢硬質(zhì)合金的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的目的在于提出一種具有良好綜合力學(xué)性能的超細(xì)碳化鎢硬質(zhì)合金及其制備方法。

本發(fā)明的高熵合金粘結(jié)相超細(xì)碳化鎢硬質(zhì)合金中粘結(jié)相為固溶體高熵合金，WC為硬質(zhì)相。通過(guò)調(diào)整高熵合金粘結(jié)相中組元及其含量可以部分或完全替代Co元素，有效降低原材料成本。本發(fā)明利用高熵合金對(duì)WC晶粒長(zhǎng)大的抑制作用，無(wú)需添加晶粒長(zhǎng)大抑制劑就可實(shí)現(xiàn)超細(xì)碳化鎢硬質(zhì)合金的制備，且硬質(zhì)合金具有良好的綜合力學(xué)性能。

本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種高熵合金粘結(jié)相超細(xì)碳化鎢硬質(zhì)合金，以高熵合金為粘結(jié)相，以碳化鎢(WC)為硬質(zhì)相；

所述高熵合金的組元(成分)為Al、Co、Cr、Cu、Fe和Ni中的至少五種，且每種元素的原子百分比為5～35％。

所述高熵合金在高熵合金粘結(jié)相超細(xì)碳化鎢硬質(zhì)合金中質(zhì)量百分比為5～20％。

所述高熵合金粘結(jié)相超細(xì)碳化鎢硬質(zhì)合金的制備方法，包括以下步驟：

將高熵合金粉與WC粉末混合后進(jìn)行放電等離子體燒結(jié)成型，獲得高熵合金粘結(jié)相超細(xì)碳化鎢硬質(zhì)合金。所述燒結(jié)的條件為：燒結(jié)的壓力≥30MPa；燒結(jié)的溫度為1200～1350℃。

所述高熵合金粘結(jié)相超細(xì)碳化鎢硬質(zhì)合金的制備方法，具體包括以下步驟(1)球磨制備高熵合金粉

將Al、Co、Cr、Cu、Fe和Ni粉末按配比混合均勻，球磨，獲得高熵合金粉末；所述球磨在惰性氛圍下進(jìn)行，所述惰性氛圍為氬氣；所述球磨是指先干磨然后濕磨，濕磨后需干燥；

(2)球磨混料

將高熵合金粉末和WC粉末混勻，球磨，過(guò)篩，獲得混合物；

所述球磨在惰性氛圍下進(jìn)行，所述惰性氛圍為氬氣；所述球磨是指先干磨然后濕磨，濕磨后需干燥；

(3)放電等離子燒結(jié)成型