[發明專利]鋼結硬質合金雙金屬復合材料制備方法

在審

• 申請號: 202010421039.6
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111496260A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 張雷;杜皎;解傳娣;孫海身
• 申請（專利權）人: 萊蕪職業技術學院
• 主分類號: B22F7/04
• 分類號: B22F7/04;B22F3/10;B22F3/24;B22F1/00
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識產權代理有限公司 11616
• 代理人: 李娜

本發明提供了一種鋼結硬質合金雙金屬復合材料制備方法，涉及粉末冶金技術領域，其包括以下步驟：確定雙金屬復合材料類型；計算復合層厚度、零部件外形尺寸以及獲得復合面結構的設計數據；制備鋼結硬質合金粉末并獲得復合基體材料工藝參數，消除復合面雜質；計算所需厚度復合層的所述鋼結硬質合金粉末重量并根據所述鋼結硬質合金粉末的密度比和堆積比在所述復合層表面通過振動平臺均勻布置，得到含所述復合層的復合材料毛坯；所得復合材料毛坯表面覆蓋防氧化保護層；所得的復合材料置于燒結爐中進行燒結；制得的燒結件放入馬弗爐中進行熱處理。本發明的制備方法克服了硬質合金焊接工藝大尺寸復雜形狀部件的制造工藝復雜、設備投入大等難題。

技術領域

本發明涉及粉末冶金技術領域，尤其是涉及一種鋼結硬質合金雙金屬復合材料制備方法。

背景技術

鋼結硬質合金是一類以增強硬度和耐磨性的金屬碳化物為基體相，以增強韌性的過渡族金屬為粘結相，通過粉末冶金法制成的合金材料。硬質合金具有較好的耐磨性和耐蝕性，尤其在高溫下，仍能保持高硬度。硬質合金被用于制造各種切削用具、磨具、量具和耐磨零件，廣泛地應用在地質勘查、石油開采、采礦及筑路工程等領域。

目前，由于鋼結硬質合金相對成本高，尺寸有限，塑性和沖擊韌性較差，絕大多數鋼結硬質合金均鑲嵌或者作為涂層用在在韌性較好的工具鋼工作部位，這樣可以使工具鋼來承受主要的沖擊載荷，提高使用性能，節約成本。

鋼結硬質合金是以碳化物為硬質相，以鋼為粘結相，由粉末冶金方法制成。它既具有類似于合金工具鋼的可加工性和熱處理工藝性，又具有硬質合金所特有的高強度、高硬度、高耐磨性等優點。

鋼結硬質合金鑲嵌在鋼上主要采用的是焊接法和涂層法。

焊接法包括釬焊、擴散焊、激光焊及電弧焊等。其中釬焊工藝簡單，得到的焊縫韌性較好，主要問題是在焊縫區會產生很大的殘余應力，可能會在硬質合金上產生裂紋。擴散焊對硬質合金基體性能影響很小，但其加工受制于真空條件，一般只適于焊接結構簡單的復合工件。激光焊熱輸入大，能量精確可控制，靈活性強，但其加熱和冷卻速度太快容易在硬質合金內部產生裂紋。而電弧焊在焊接時不僅容易產生裂紋，還會由于焊接時的元素擴散問題在焊縫周圍形成η相等金屬間化合物而導致焊縫脆化。

涂層法主要包括熱噴涂(如火焰噴涂、等離子噴涂、電弧噴涂等)、熔覆(激光熔覆、電火花熔覆、真空熔覆等)、氣相表面沉積(物理或者化學表面沉積)，復合鍍層、自蔓延高溫合成、液相燒結(真空液相燒結)等技術，涂層技術目前主要用于刀具等小尺寸部件或者形狀簡單的板材等簡單零部件的加工生產，涂層厚度相對較小，均勻度差等不足。

目前常用的焊接法存在缺陷如下：鋼結硬質合金焊接性能不好，對焊接技術要求高，焊接質量控制難度較大，真空擴散焊等高端焊接工藝設備投入大。而涂層法同樣存在諸多缺陷，設備投入較大，而且涂層厚度受限制，表面容易產生裂紋等缺陷。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鋼結硬質合金雙金屬復合材料制備方法，以解決現有技術中存在的焊接法對焊接技術要求高，焊接質量控制難度較大，真空擴散焊等高端焊接工藝設備投入大，存在的涂層法設備投入較大，而且涂層厚度受限制，表面容易產生裂紋的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了以下技術方案：

本發明提供的一種鋼結硬質合金雙金屬復合材料制備方法，包括以下步驟：

S1：確定雙金屬復合材料類型；

S2：計算復合層厚度、零部件外形尺寸以及獲得復合面結構的設計數據；

S3：根據所述步驟S1和所述步驟S2得到的數據，制備鋼結硬質合金粉末并獲得復合基體材料工藝參數，消除復合面雜質；