[發明專利]一種鈦纖維韌化冷鐓模具及其制備方法

有效

• 申請號: 202010577688.5
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111893405B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 鐘黎聲;崔鵬杰;盧正欣;梁淑華;鄒軍濤;朱建雷;白海強
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: C22C49/02
• 分類號: C22C49/02;C22C49/14;C22C47/12;C22C47/06;B22F5/00;B22F3/22;B22F3/10;B21J13/02;C22C111/02
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 王丹

本發明公開了一種鈦纖維韌化冷鐓模具，冷鐓模具內部含有Ti纖維網狀骨架，組成Ti纖維網狀骨架的Ti纖維上覆蓋有TiC層，TiC層由亞微米級TiC顆粒堆積組成，Ti纖維網狀骨架之間彌散分布有微米級WC顆粒和Fe粘結相；Ti纖維網狀骨架由多個橫向Ti纖維和縱向Ti纖維連接組成，橫向Ti纖維為螺旋線狀纖維，橫向Ti纖維從內到外均連接有縱向Ti纖維。本發明還公開了一種鈦纖維韌化冷鐓模具的制備方法，采用該方法制備的鈦纖維韌化冷鐓模具不含有稀有金屬，制造成本低，韌性高，可使用范圍廣泛。

技術領域

本發明屬于冷鐓模具技術領域，涉及一種鈦纖維韌化冷鐓模具及其制備方法。

背景技術

冷鐓模具作為冷鐓機上重要的組成部分，常用于金屬材料的冷鐓、冷沖和鐓鍛等，冷鐓變形過程中要承受很大的單位壓力和劇烈的沖擊載荷，要求冷鐓模具既具有良好的沖擊韌性，又具有一定的耐磨性。

硬質合金具有高硬度、高強度的特點，是冷鐓模具的理想材料，應用廣泛。目前，為了提高冷鐓模具的韌性，普遍采用高鈷(Co％≈20％)硬質合金。但是，其固有的抗彎強度低，韌性差等問題，導致使用性能下降。一方面，可以采用粗細混晶搭配的方式達到兼顧韌性和硬度的目的。例如CN104388796B公開了一種冷鐓模具用硬質合金及其制備方法，該硬質合金選用高Co與細顆粒WC搭配，還添加了微量的Cr₃C₂，然后進行濕磨、干燥、壓制成型、燒結后進行淬火和回火。用該方法制備的硬質合金，由于Cr₃C₂幾乎完全固溶于Co相中，進一步強化了Co相，又增強了α-Co相的穩定性，在使用過程中可抑制α-Co向ε-Co的轉變。又如CN109722583A針對現有技術中冷鐓模具用硬質合金硬度與強度難以兼顧的缺陷，提供一種冷鐓模具用硬質合金及其生產方法，采用碳化鎢作為主要原料，加入少量的鈷、鎳、鎢來調配硬質合金的性能，通過混晶提高合金的耐磨性以及抗沖擊強度，從而達到提高合金使用壽命的目的。另一方面，可以通過熱處理的方法，增加合金中面心立方α-Co含量，提高韌性。例如CN 103952522 A公開了一種冷鐓模具用硬質合金熱處理工藝，將燒結好的硬質合金冷鐓模具經過兩個階段升溫、保溫，然后進行淬火、回火處理，增加合金中面心立方結構α-Co的含量，提高了韌性和強度。此外，CN 105132839 A公開了一種冷鐓模具用硬質合金的深冷處理方法，將燒結后的冷鐓模具用硬質合金進行深冷處理和回火處理，使合金中的部分面心立方鈷轉變成密排六方鈷，提高合金的耐磨性及綜合性能，同時消除合金中的拉應力。

通過現有的技術資料來看，改善冷鐓模具韌性，獲得韌性與耐磨性匹配的模具材料依然是主要關注熱點，仍存在以下問題尚待解決：

(1)冷鐓模具用硬質合金中仍然大量使用Co這種稀缺、不可再生的金屬作為粘結相，而我國Co資源極其匱乏、主要依賴進口，其價格昂貴且逐年上漲，而且污染環境，具有毒性。

(2)運用非均勻結構理論采取的粗細混晶搭配方式，對合金強度和硬度的提高效果較好，但對沖擊韌性的改善并不明顯。

(3)熱處理或深冷處理方法需真空、低溫等苛刻條件，工藝復雜，且其只作用于體積分數較小的粘結相，對韌性提高幅度有限。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種鈦纖維韌化冷鐓模具，解決了現有冷鐓模具需要使用稀有金屬，造價高的問題。

本發明的另一個目的是提供一種鈦纖維韌化冷鐓模具的制備方法。

本發明所采用的第一技術方案是一種鈦纖維韌化冷鐓模具，冷鐓模具內部含有Ti纖維網狀骨架，組成Ti纖維網狀骨架的Ti纖維上覆蓋有TiC層，TiC層由亞微米級TiC顆粒堆積組成，Ti纖維網狀骨架之間彌散分布有微米級WC顆粒和Fe粘結相；Ti纖維網狀骨架由多個橫向Ti纖維和縱向Ti纖維連接組成，橫向Ti纖維為螺旋線狀纖維，橫向Ti纖維從內到外均連接有縱向Ti纖維。

本發明的技術特征還在于，