[發(fā)明專利]一種鈦纖維韌化的鋼結(jié)硬質(zhì)合金及其制備方法

有效

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• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111893407B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鐘黎聲;白海強;呂振林;曹保衛(wèi);許云華
• 申請（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號: C22C49/10
• 分類號: C22C49/10;C22C49/14;C22C47/14;C22F1/18;C22C111/02
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 王丹

本發(fā)明公開了一種鈦纖維韌化的鋼結(jié)硬質(zhì)合金，按照質(zhì)量百分比由以下組分組成，69.7％?84.4％鎢粉、6?7％石墨粉、2.7?15.2％鉭粉或鈮粉、2％?5％鋼粉和3.4％?10％鈦短纖維，以上各組分質(zhì)量百分比之和為100％，鈦短纖維的長度為480?2000μm。本發(fā)明還公開了一種鈦纖維韌化的鋼結(jié)硬質(zhì)合金的制備方法，采用該方法制備的鋼結(jié)硬質(zhì)合金具有良好的韌性和耐沖擊性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于硬質(zhì)合金技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鈦纖維韌化的鋼結(jié)硬質(zhì)合金及其制備方法。

背景技術(shù)

鋼結(jié)硬質(zhì)合金是由一種或多種碳化物(如TiC、WC、TaC、NbC等)作為硬質(zhì)相，用不銹鋼、合金鋼、高錳鋼等作為黏結(jié)相，采用粉末冶金工藝制備的一種新型硬質(zhì)合金。硬質(zhì)相賦予硬質(zhì)合金優(yōu)異的耐磨性能和高的強度，黏結(jié)相提供韌性以及可熱處理、可切削加工性、可鍛性和可焊性等性能。因此，鋼結(jié)硬質(zhì)合金已成為替代傳統(tǒng)WC-Co系硬質(zhì)合金的潛在候選者之一。

目前，國內(nèi)很多科研機構(gòu)已經(jīng)開發(fā)了許多鋼結(jié)硬質(zhì)合金。例如，專利《WC系無磁性鋼結(jié)硬質(zhì)合金材料》(CN 1548567A)公開了一種以高錳鋼為粘結(jié)相的WC系鋼結(jié)硬質(zhì)合金材料，其硬質(zhì)相WC的重量百分比為75-90％，燒結(jié)態(tài)硬度達到HRA81.5，經(jīng)加工硬化后硬度可達HRA84。此外，專利《一種WC系鋼結(jié)硬質(zhì)合金》(CN 104388797A)公開了一種以合金鋼為粘結(jié)相的WC系鋼結(jié)硬質(zhì)合金材料，通過添加適量的Cr、Ni、Mo等元素，改善粘結(jié)相與硬質(zhì)相之間的結(jié)合強度，而且適量的Cr固溶于粘結(jié)相中強化粘結(jié)相。該硬質(zhì)合金的抗彎強度為2200MPa，硬度為HRA87，耐磨性為7.2cm^-3。眾所周知，相比于金屬Co，F(xiàn)e與硬質(zhì)相之間的潤濕性較差，導(dǎo)致鋼結(jié)硬質(zhì)合金存在界面結(jié)合不佳、微觀孔隙多等缺陷，其抗彎強度一般不大于2500MPa、沖擊韌性不大于15J/cm²。

隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，大量應(yīng)用的硬質(zhì)合金材料向高強度、高韌性、高耐磨方向升級更換，這使得傳統(tǒng)的鋼結(jié)硬質(zhì)合金材料在某些沖擊力較大，沖擊速度較高的服役環(huán)境下，如在金屬礦山、地質(zhì)勘探等行業(yè)使用的耐沖擊硬質(zhì)破碎零部件，已無法勝任和滿足應(yīng)用要求。因此，為了擴大鋼結(jié)硬質(zhì)合金的應(yīng)用范圍，開發(fā)具有高強度、高韌性、高耐磨損性能的新型鋼結(jié)硬質(zhì)合金已經(jīng)成為材料研究領(lǐng)域的焦點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個目的是提供一種鈦纖維韌化的鋼結(jié)硬質(zhì)合金，解決了現(xiàn)有鋼結(jié)硬質(zhì)合金耐沖擊性差的問題。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種鈦纖維韌化的鋼結(jié)硬質(zhì)合金的制備方法。

本發(fā)明所采用的第一技術(shù)方案是一種鈦纖維韌化的鋼結(jié)硬質(zhì)合金，按照質(zhì)量百分比由以下組分組成，69.7％-84.4％鎢粉、6-7％石墨粉、2.7-15.2％鉭粉或鈮粉、2％-5％鋼粉和3.4％-10％鈦短纖維，以上各組分質(zhì)量百分比之和為100％，鈦短纖維的長度為480-2000μm。

本發(fā)明的技術(shù)特征還在于，

鋼粉的粒度為1-5μm，鋼粉為不銹鋼粉、高錳鋼粉、合金鋼粉或碳鋼粉。

鎢粉的粒度為10μm-40μm，鉭粉或鈮粉的粒度為5-20μm，鎢粉用于原位生成微米級WC顆粒，鉭粉用于原位生成亞微米級TaC顆粒，鈮粉用于原位生成亞微米級NbC顆粒。

本發(fā)明所采用的第二技術(shù)方案是一種鈦纖維韌化的鋼結(jié)硬質(zhì)合金的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，按照質(zhì)量百分比分別稱取以下組分，69.7％-84.4％鎢粉、6-7％石墨粉、2.7-15.2％鉭粉或鈮粉、2％-5％鋼粉和3.4％-10％鈦短纖維，以上各組分質(zhì)量百分比之和為100％；

步驟2，混料，先將步驟1稱取的所有粉末加入V型混料機中進行混料，混合均勻后，再將步驟1稱取的鈦短纖維加入V型混料機中進行混料，使鈦短纖維均勻分散于混合粉末中；