[發(fā)明專利]一種碳化鎢鋁-碳化鈦硬質(zhì)材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010788029.6
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN111718196B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉建偉;馬賢鋒;湯華國;趙偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所
• 主分類號: C04B35/56
• 分類號: C04B35/56;C04B35/622;C04B35/626;C04B35/632;C04B35/645
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 李偉

本發(fā)明提供了一種碳化鎢鋁?碳化鈦硬質(zhì)材料的制備方法，包括以下步驟：A)將鎢鋁合金粉、鈦粉和碳粉混合，球磨3～5h，得到混合粉體；B)將所述混合粉體在成型劑和防鍛劑中再次混料后冷壓成型，得到坯體；C)將所述坯體進行真空熱壓燒結(jié)，得到碳化鎢鋁?碳化鈦硬質(zhì)材料。本發(fā)明提供了無粘結(jié)相型碳化鎢鋁?碳化鈦硬質(zhì)材料的制備方法，具體涉及以鎢鋁合金粉、鈦粉、碳粉為原料，通過高能球磨和反應(yīng)燒結(jié)的方式制備無粘結(jié)相型碳化鎢鋁?碳化鈦硬質(zhì)材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及硬質(zhì)材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種碳化鎢鋁-碳化鈦硬質(zhì)材料的制備方法。

背景技術(shù)

鎢是稀缺的、不可再生的重要戰(zhàn)略性資源，價格昂貴，資源有限。高效利用鎢資源對相關(guān)行業(yè)發(fā)展有著重要意義。鋁部分替代鎢，不僅節(jié)約了鎢資源的消費，同時材料的性能也得到提高。

常規(guī)硬質(zhì)合金由硬質(zhì)相(碳化鎢、碳化鈦等)和粘結(jié)相(鈷、鎳、鐵等)兩部分組成。常規(guī)硬質(zhì)合金通過添加粘結(jié)相，利用粉末冶金燒結(jié)的方法制備。但對于無粘結(jié)相的碳化物，由于熔點很高，一般的粉末冶金方法難以燒結(jié)，且沒有粘結(jié)金屬的條件下碳化鎢材料很難實現(xiàn)致密燒結(jié)，致使材料強度、韌性較低；但是隨著粘結(jié)金屬加入，材料的強度提高，但其硬度會大幅度降低。如何解決這一矛盾成為硬質(zhì)材料制備的一個難題。

碳化鎢鋁材料是近幾年研發(fā)的新型硬質(zhì)材料，其是鋁原子部分替代鎢原子形成的替位式固溶體。該材料相比于碳化鎢具有更優(yōu)異的力學(xué)性能，有望在機械加工工具、模具以及鉆具等領(lǐng)域得到應(yīng)用。

現(xiàn)有技術(shù)中公開了諸多碳化鎢鋁材料的制備，但主要涉及碳化鎢鋁粉體的制備和無粘結(jié)相碳化鎢鋁的燒結(jié)，關(guān)于碳化鎢鋁-碳化鈦的制備研究未見報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于提供一種碳化鎢鋁-碳化鈦硬質(zhì)材料的制備方法，該方法可在較低溫度下快速反應(yīng)燒結(jié)制備得到碳化鎢鋁-碳化鈦硬質(zhì)材料，且使該硬質(zhì)材料具有較高的硬度和強度。

本申請?zhí)峁┝艘环N碳化鎢鋁-碳化鈦硬質(zhì)材料的制備方法，包括以下步驟：

A)將鎢鋁合金粉、鈦粉和碳粉混合，球磨3～5h，得到混合粉體；

B)將所述混合粉體在成型劑和防鍛劑中再次混料后冷壓成型，得到坯體；

C)將所述坯體進行真空熱壓燒結(jié)，得到碳化鎢鋁-碳化鈦硬質(zhì)材料。

優(yōu)選的，所述鎢鋁合金粉、所述碳粉和所述鈦粉的質(zhì)量比為(20～120)：(1～8)：1。

優(yōu)選的，所述鎢鋁合金粉的粒徑小于0.8μm，純度大于99.7％；鈦粉的目數(shù)為200目，純度大于99.5％；碳粉的目數(shù)為200目，純度大于99％。

優(yōu)選的，所述球磨的球料比為(3～6)：1，所述混合粉體的粒度為0～100nm。

優(yōu)選的，步驟A)中，所述球磨中加入防鍛劑，所述防鍛劑為乙醇，所述防鍛劑的用量為0.01～0.05ml/g。

優(yōu)選的，步驟B)中，所述成型劑為石蠟，所述防鍛劑為乙醇，所述混料的時間為15～30min。

優(yōu)選的，步驟B)中，所述冷壓成型的壓力為150～250MPa。

優(yōu)選的，步驟C)中，所述真空熱壓燒結(jié)的溫度為1100～1500℃，時間為1～10min。

優(yōu)選的，步驟C)中，所述真空熱壓燒結(jié)的初始壓力為10～30MPa，加壓的壓力為80～120MPa。

優(yōu)選的，步驟C)中，所述真空熱壓燒結(jié)的過程具體為：

將所述坯體置于模具中，初始加壓至10～30MPa，快速升溫至1100～1300℃后加壓至80～120MPa，保溫1～10min。