[發明專利]一種具有核心-邊緣結構的高熵鋼結硬質合金的制備方法

有效

• 申請號: 202210133853.7
• 申請日: 2022-02-14
• 公開（公告）號: CN114480938B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 杜勁;王志鵬;馬曉騰;梁釜;張重彥;孔祥民
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: C22C29/10
• 分類號: C22C29/10;C22C1/05;C22C30/00;B22F9/08;B22F3/10
• 代理公司: 濟南魯科專利代理有限公司 37214
• 代理人: 董先紅

本發明涉及一種具有核心?邊緣結構的高熵鋼結硬質合金的制備方法，該具有核心?邊緣結構的高熵鋼結硬質合金的制備方法，包括如下步驟：S1：制備單一固溶體的高熵合金粉末；S2：按照重量百分比計，將50?60％的碳化鈦粉末、10?20％的碳化鎢粉末、15?20％的鐵粉、10?15％的高熵合金粉末進行混合球磨處理，后干燥過篩得混合粉末，其中，球磨成型劑采用石蠟，球磨介質為無水乙醇；S3：將混合粉末壓制成型后燒結處理，通過特殊的燒結工藝獲得具有核心?邊緣結構的高熵鋼結硬質合金，其成本低、環保性好，且能夠在硬質相含量較少的情況下，仍具有極高的硬度、較好的強度和韌性。

技術領域

本發明涉及硬質合金領域，尤其涉及一種具有核心-邊緣結構的高熵鋼結硬質合金的制備方法。

背景技術

目前，WC-Co系列的硬質合金憑借自己優異的性能發展迅速，但是，目前的硬質合金制備領域面臨原材料供應困難，成本高，材料(WC、Co)毒性大以及在高溫、強酸堿等惡劣環境下效果差等問題。現在急需開發新型硬質合金來解決目前的形勢。

高熵合金由5種或5種以上等摩爾或近等摩爾比例的元素組成，且每種元素的濃度在5-35％之間。體系具有高的混合熵值，高的混合熵值能促進固溶體形成，抑制金屬間化合物的形成；在高溫下，體現出優異的性能。同時，此類合金具有嚴重的晶格畸變，這會促進納米相的析出和非晶相的形成，并且能提高熱穩定性。經查閱大量的資料，高熵合金的熔點，對碳化物的溶解度和潤濕性等都滿足作為粘結劑的條件。

鐵作為一種優異的金屬，應用范圍十分廣泛，而且韌性好，無毒性。有趣的是鐵的成本極低，為鈷價格的1/3左右，用它來替代鈷做粘結劑可以極大地降低成本，對資源的節約與環境等都有很大的益處。碳化鈦同樣是因為與鐵類似的優點，能夠替代碳化鎢，或者減少碳化鎢的使用。此外，碳化鈦作為一種輕量的碳化物，擁有較小的密度(4.93g/cm³)。在制備輕型硬質合金方面大放異彩，解決普通硬質合金質量大，運輸困難的問題貢獻自己的一份力量。

上述物質均為制備硬質合金的潛力材料，近年來也被人們所研究。

發明內容

本發明為了彌補現有技術的不足，提供了一種具有核心-邊緣結構的高熵鋼結硬質合金的制備方法，使得獲得的高熵鋼結硬質合金，成本低、環保性好，且能夠在硬質相含量較少的情況下，仍具有極高的硬度、較好的強度和韌性，解決了現有技術中存在的難題。

本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是：

一種具有核心-邊緣結構的高熵鋼結硬質合金的制備方法，包括如下步驟：

S1：制備單一固溶體的高熵合金粉末，其中高熵合金粉末的元素包括鈷、鉻、鐵、鎳、錳；

S2：按照重量百分比計，將50-60％的碳化鈦粉末、10-20％的碳化鎢粉末、15-20％的鐵粉、10-15％的高熵合金粉末進行混合球磨處理，后干燥過篩得混合粉末，其中，球磨成型劑采用石蠟，球磨介質為無水乙醇；

S3：將混合粉末壓制成型后燒結處理，燒結工藝為：450℃下進行脫蠟處理，流動氫氣為80L/min；后在10Pa的真空氣氛中，以2.5-3.5℃/min的升溫速率升溫至800℃，保溫1h；后以1.0-2.0℃/min的升溫速率升溫至1150℃，保溫30min；后以1.0-2.0℃/min的升溫速率升溫至1350℃，保溫30min；最后以1.0-2.0℃/min的升溫速率升溫至1490℃，保溫1h，隨爐冷卻至室溫，既得。

進一步的，S3中，燒結工藝為：450℃下進行脫蠟處理，流動氫氣為80L/min；后在10Pa的真空氣氛中，以3℃/min的升溫速率升溫至800℃，保溫1h；后以1.5℃/min的升溫速率升溫至1150℃，保溫30min；后以1.67℃/min的升溫速率升溫至1350℃，保溫30min；最后以1.2℃/min的升溫速率升溫至1490℃，保溫1h，隨爐冷卻至室溫，既得。