[發明專利]一種輕質高強度硬質合金材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202110500220.0
• 申請日: 2021-05-08
• 公開（公告）號: CN113308616A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 魏昭然
• 申請（專利權）人: 江蘇軒轅特種材料科技有限公司
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C29/10;B22F9/04;B22F1/00;C01B32/921
• 代理公司: 南京業騰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32321
• 代理人: 李靜

本發明屬于材料制備技術領域，公開了一種輕質高強度硬質合金材料及其制備方法，所述輕質高強度硬質合金材料按照質量份數由鈦6～8份、碳1～2份、鋯3～6份、硅2～5份、銅1～4份、鎳2～3份、錳2～3份、鐵1～2份、鈮1～2份、鉻1～3份組成。本發明提供的輕質高強度硬質合金材料的原料配比合理，具有生產控制難度小、生產成本低的優點，有利于降低材料制備的成本；在進行輕質高強度硬質合金材料的制備中，碳是保證合金材料獲得高強度、高硬度的有效強化元素之一，它可以顯著提高鋼的強度和硬度，能夠防止淬火組織中出現鐵素體，生產的高強度合金硬度高且質量輕，能夠滿足市場的多樣化的需求。

技術領域

本發明屬于材料制備技術領域，尤其涉及一種輕質高強度硬質合金材料及其制備方法。

背景技術

目前，TiC基硬質合金的硬度非常高，有很高的耐磨性，摩擦系數也小，具有較高的抗氧化能力、較高的耐熱性和較好的化學穩定性。但是它的抗塑性變形能力、抗脆性破損能力、導熱性等均較差，抗磨料磨損性能也較低。因此其應用不如WC基硬質合金面廣量大。盡管TiC基硬質合金用作刀具材料，適合對鑄鐵、普通鋼、高硬度鋼進行高速切削和干式切削，在某些加工場合性能優于一般硬質合金刀具，但是刀具使用壽命任然難以和硬質合金刀具相當，尤其是TiC基硬質合金刀具的耐磨性和使用壽命不理想，無法滿足市場需求。

通過上述分析，現有技術存在的問題及缺陷為：現有的TiC基硬質合金刀具的耐磨性和使用壽命不理想，無法滿足市場需求。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種輕質高強度硬質合金材料及其制備方法。

本發明是這樣實現的，一種輕質高強度硬質合金材料及其制備方法，所述輕質高強度硬質合金材料按照質量份數由鈦6～8份、碳1～2份、鋯3～6份、硅2～5份、銅1～4份、鎳2～3份、錳2～3份、鐵1～2份、鈮1～2份、鉻1～3份組成。

本發明的另一目的在于提供一種輕質高強度硬質合金材料的制備方法，所述輕質高強度硬質合金材料的制備方法包括以下步驟：

步驟一，進行鈦粉的制備并使用制備的鈦粉、碳粉進行碳化鈦的制備：將氫化鈦真空脫氫，后置于氬氣壓力條件下進行氣流磨處理，得到高純度鈦粉；按照質量份數稱取高純度鈦粉6～8份、碳粉1～2份，分別進行鈦粉、碳粉的研磨得到粒徑均一的鈦粉、粒徑均一的碳粉；將鈦粉與碳粉進行混合，攪拌均勻后進行減壓成形得到復合物；將復合物置于石墨容器中，在高溫高純氫氣壓力條件下進行氫化處理得到碳化鈦；

步驟二，使用改性劑對碳化鈦進行改性得到改性碳化鈦：將制備的碳化鈦置于研磨機中進行充分研磨，得到小粒徑碳化鈦；將甲基三甲氧基硅烷與甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷進行混合，攪拌均勻后進行超聲分散，得到改性劑；將小粒徑碳化鈦與改性劑混合并對改性劑進行浸沒，加熱并攪拌，加熱結束后得到改性混合液；將改性混合液置于離心機中離心，收集固態物質即改性碳化鈦；

步驟三，進行輕質高強度硬質合金材料原料的預處理：按照質量份數稱取鋯、硅、銅、鎳、錳、鐵、鈮、鉻進行混合，并置于球磨機中；向球磨機中加入乙醇溶液，攪拌均勻后進行第一次球磨；第一次球磨結束后向球磨機中加入改性碳化鈦，并放入鋯球，進行第二次球磨，收集球磨產物，得到處理后的輕質高強度硬質合金材料原料；

步驟四，使用處理后的輕質高強度硬質合金材料原料進行輕質高強度硬質合金材料的制備：將輕質高強度硬質合金材料放入模具中，高壓壓制成型得到胚體；向模具中注入氟化鋰對胚體進行改性，得到改性胚體；將改性坯體在真空高溫條件下進行燒結，燒結結束后對模具進冷卻、放氣，冷卻至室溫得到輕質高強度硬質合金材料成品。

進一步，步驟一中，所述真空脫氫的溫度為600～700℃，真空脫氫時間為2～6h。

進一步，步驟一中，所述氣流磨處理的壓力為0.3～0.7MPa，處理時間為3～4h。