[發(fā)明專利]一種表層脫碳相梯度硬質(zhì)合金材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN113046612B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊天恩;牛國梁;王昊梓軻;朱幼宇;桑江燕
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學
• 主分類號: C22C29/08
• 分類號: C22C29/08;C22C1/05;C22C1/10;B22F3/10
• 代理公司: 北京康思博達知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11426
• 代理人: 范國鋒;劉冬梅

本發(fā)明公開了一種表層脫碳相梯度硬質(zhì)合金材料及其制備方法，該硬質(zhì)合金材料由包括粘結(jié)劑、(W,Ti)C粉、碳氮化物或氮化物、WC粉和W粉的原料組分制得，制備方法包括：將粘結(jié)劑、(W,Ti)C粉、碳氮化物或氮化物、WC粉和W粉混合后，研磨、干燥壓制成生坯，再對生坯進行真空燒結(jié)。本發(fā)明通過在YT(WC?TiC?Co)類硬質(zhì)合金中引入少量碳氮化物或氮化物，利用W?C?Co體系比W?Ti?C(N)?Co體系對碳的敏感度更高，通過W調(diào)節(jié)碳含量，使總碳含量低于W?C?Co體系下限而高于W?Ti?C(N)?Co體系下限，從而表層獲得脫碳相組織而內(nèi)部不出現(xiàn)脫碳相組織，從而得到表層脫碳相硬度高、耐磨粒磨損性好，內(nèi)部正常組織抗塑性變形性好的表層梯度硬質(zhì)合金材料，該硬質(zhì)合金的制備方法工藝簡單、過程易控。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于硬質(zhì)合金耐磨材料領(lǐng)域，涉及一種硬質(zhì)合金材料及其制備方法，具體涉及一種表層脫碳相梯度硬質(zhì)合金材料及其制備方法。

背景技術(shù)

磨粒磨損是機械磨損的一種形式，是在沒有沖擊載荷的情況下，硬質(zhì)粒子對構(gòu)件表面的耕犁作用造成損傷積累的結(jié)果。構(gòu)件材料的硬度越高，其抵抗外部硬質(zhì)粒子耕犁作用能力越強，造成的損傷越小。小型干式拉絲模、噴砂機的噴咀、球磨機的球體和襯板、石油鉆井的扶正器等可認為是純抗磨粒磨損構(gòu)件的代表，它們的失效是磨粒對構(gòu)件表面的耕犁作用造成損傷積累的結(jié)果。

通常這些構(gòu)件采用高硬度的硬質(zhì)合金制造。由于Ti的引入，YT類硬質(zhì)合金(WC-TiC-Co類)比YG類硬質(zhì)合金(WC-Co類)硬度更高、耐磨損性能更好、抗塑性變形能力更強。但在純磨粒磨損條件下，YT類硬質(zhì)合金耐磨性仍然沒有足夠高，導致所制造的構(gòu)件的使用壽命不足。

可通過對YT類硬質(zhì)合金進行表層改性以提高YT類硬質(zhì)合金表層的硬度。目前，YT類硬質(zhì)合金表層改性提高硬度的方法通常是表層氮化。主要過程是通過氮氣氣氛燒結(jié)進行氮化處理。當爐中氮氣分壓高于硬質(zhì)合金氮平衡壓時才可以滲氮，如果低于氮平衡分壓，則出現(xiàn)相反的脫氮效果，因此氮氣壓力參數(shù)需精確控制，相比真空燒結(jié)過程較為復雜。

申請公布號為CN102126025A的發(fā)明專利公開了一種表層脫碳的WC-Co梯度硬質(zhì)合金預(yù)制體，由正常WC-Co硬質(zhì)合金壓坯進行脫蠟預(yù)燒，獲得預(yù)燒坯；再滲入偏鎢酸銨溶液，形成一定深度及濃度梯度的偏鎢酸銨分布；燒結(jié)后在低溫階段緩慢升溫，偏鎢酸銨的分解產(chǎn)物與表層WC-Co作用得到。但是這種方法主要針對WC-Co硬質(zhì)合金，并且需要兩步燒結(jié)以及在兩步燒結(jié)之間滲入偏鎢酸銨溶液，制備工藝復雜、周期長。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明人進行了銳意研究，研究出一種表層脫碳相梯度硬質(zhì)合金材料，該硬質(zhì)合金材料由包括粘結(jié)劑、(W,Ti)C粉、碳氮化物或氮化物、WC粉和W粉的原料組分經(jīng)過真空燒結(jié)原位形成。本發(fā)明通過在YT(WC-TiC-Co類)硬質(zhì)合金中引入少量碳氮化物或氮化物，使得表層形成W-C-Co體系，內(nèi)部仍然保持W-Ti-C(N)-Co體系，利用W-C-Co體系比W-Ti-C(N)-Co體系對碳的敏感度更高，通過W調(diào)節(jié)碳含量，使總碳含量低于W-C-Co體系下限而高于W-Ti-C(N)-Co體系下限，從而表層獲得脫碳相(η相)組織而內(nèi)部不出現(xiàn)脫碳相組織。從而得到表層脫碳相硬度高、耐磨粒磨損性好，內(nèi)部正常組織抗塑性變形性好的表層托彈性梯度硬質(zhì)合金材料，該硬質(zhì)合金的制備方法工藝簡單、過程易控。

本發(fā)明一方面提供一種表層脫碳相梯度硬質(zhì)合金材料，所述硬質(zhì)合金材料由包括粘結(jié)劑、(W,Ti)C粉、碳氮化物或氮化物、WC粉和W粉的原料組分制得。

本發(fā)明的另一方面提供本發(fā)明第一方面所述的表層脫碳相硬質(zhì)合金材料的制備方法，所述方法包括以下步驟：

步驟1、將粘結(jié)劑、(W,Ti)C粉、WC粉、W粉、碳氮化物或氮化物混合；

步驟2、步驟2、將步驟1所得混合物研磨、干燥，壓制成生坯。

步驟3、對步驟2所得生坯進行真空燒結(jié)。

本發(fā)明所具有的有益效果：