一种高硬度高韧性硬质合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及硬质合金材料技术领域，更具体地说，涉及一种高硬度高韧性硬质合金及其制备方法。

背景技术

硬质合金是以一种或多种高硬度、高模量的难熔金属碳化物为基体，以过渡族金属或其他合金为粘结相而组成的一种多相复合材料。这种复合结构材料具有陶瓷的高硬度、高耐磨性、红硬性，又具有金属的较高强度和韧性；而这种特异的“双高”性能正是材料科研工作者所追求的目标。其中WC-Co硬质合金具有强度高、硬度高及耐磨性好等优点，广泛应用于切削、钻探以及冲击等领域。

目前，为满足高精度金属切削和电子仪器微加工等领域对WC-Co硬质合金硬度和强度的更高要求，常将WC晶粒细化至超细级从而获得具有高硬度高强度的超细WC-Co硬质合金。然而WC晶粒细化将显著降低Co的平均自由程，进而降低硬质合金的断裂韧性。

因此，如何解决现有技术中硬质合金的硬度与断裂韧性无法同时提高的问题，成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高硬度高韧性硬质合金及其制备方法以解决现有技术中硬质合金的硬度与断裂韧性无法同时提高的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了高硬度高韧性硬质合金的制备方法，其特征在于，所述的高硬度高韧性硬质合金的制备方法包括以下步骤：

S1.将Ti

S2.将所述硬质合金原料与成形剂混合进行球磨、干燥制得硬质合金混合粉体；

S3.将得到的所述硬质合金混合粉体进行压制得到成型生坯；

S4.将S3中的所述成型生坯进行低压烧结，得到高硬度高韧性WC-Co-Ti

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步的，所述硬质合金原料中的所述碳化钨、所述钴粉以及所述Ti2AlC的粒径分别为0.2～2.0μm、0.5～2.0μm和3.0～5.0μm。

进一步的，所述成形剂为聚乙二醇，所述硬质合金原料与所述成形剂的质量比为1:(0.01～0.03)。

进一步的，所述球磨的介质为无水乙醇，所述球磨的时间为24～72h，所述球磨的转速为250～500r/min，所述球磨的球料比为(5～10):1。

进一步的，所述干燥为真空干燥或者喷雾干燥，并且所述干燥的温度为75～90℃，所述干燥的时间为6～8h。

进一步的，所述压制的压力为150～350MPa，保压时间为0.5～5min。

进一步的，所述成型生坯在真空度为1.0～5.0×10-3Pa条件下，自室温升温至1200℃，开始通入氩气，压力为1～10MPa，并持续升温至所述烧结的温度，进行低压烧结，然后降温至1200℃，停止通入氩气。

进一步的，所述低压烧结的保温温度为1320～1510℃，所述压力为1～10Mpa。

进一步的，所述烧结阶段为高液相烧结，所述保温阶段的保温时间为0.5～2h，所述冷却阶段的冷却方式为炉冷。

一种高硬度高韧性WC-Co-Ti

本申请提供的技术方案包括以下有益效果：

本发明提供的技术方案中，高硬度高韧性硬质合金的制备方法，高硬度高韧性硬质合金的制备方法包括以下步骤：S1.将Ti

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本具体实施方式的目的在于提供高硬度高韧性硬质合金的制备方法；从而解决了现有技术中硬质合金的硬度与断裂韧性无法同时提高的问题。

下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。

本实施例提供了高硬度高韧性硬质合金的制备方法，高硬度高韧性硬质合金的制备方法包括以下步骤：S1.将Ti

如此设置，本发明利用Ti

硬质合金原料包括以下质量百分含量的组分：碳化钨77～93.8％，钴粉6～15％，Ti

作为可选的实施方式，硬质合金原料中的所述碳化钨、钴粉以及Ti

作为可选的实施方式，成形剂为聚乙二醇，硬质合金原料与所述成形剂的质量比为1:(0.01～0.03)。

作为可选的实施方式，本实施例中球磨的介质优选为无水乙醇，球磨的时间为24～72h，球磨的转速为250～500r/min，球磨的球料比为(5～10):1。本实施例中球磨的球料比优选为10:1。本实施例中对球磨的设备没有特殊的限定，采用本领域熟知且能够达到上述参数的球磨设备均可，比如球磨机。通过球磨工艺使粉料混合均匀。

作为可选的实施方式，干燥为真空干燥或者喷雾干燥，并且干燥的温度为75～90℃，干燥的时间为6～8h。完成所述球磨后，优选还包括将球磨所得物料进行干燥，得到混合粉体；本实施例中干燥的温度优选为75℃，干燥的时间优选为6～7h，干燥优选在真空旋转蒸发器中进行。本实施例通过干燥蒸发掉球磨介质。

作为可选的实施方式，压制的压力为150～350MPa，保压时间为0.5～5min。在实施例中压制的压力优选为250～300MPa；压制的保压时间优选为0.5～5min。本发明对压坯的设备没有特殊的限定，选用本领域熟知的设备即可。本发明通过压制获得成型生坯。

作为可选的实施方式，成型生坯在真空度为1.0～5.0×10

更具体的实施方式，低压烧结的保温温度为1320～1510℃，压力为1～10Mpa。本实施例中压力优选为2～5MPa，烧结温度优选为1360～1400℃，保温时间优选为0.5～2h。

作为可选的实施方式，烧结阶段为高液相烧结，保温阶段的保温时间为0.5～2h，本实施例中冷却阶段的冷却方式优选为炉冷。

本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的WC-Co-Ti

实施例1

硬质合金原料的成分配比(wt％)：Ti

将硬质合金原料与1.0wt％聚乙二醇混合，进行球磨72h，球磨介质为无水乙醇，球料比为10：1，球磨机主轴转速为350r/min，将所得球磨物料在真空旋转蒸发器中于90℃进行干燥8h，得到混合粉体，将混合粉体进行压制，压力为250MPa，保压时间为1.5min，得到成型生坯；将成型生坯装入高温气氛炉中，在真空度为10

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：硬质合金原料的成分配比(wt％)：Ti

实施例3

硬质合金原料的成分配比(wt％)：Ti

对比例1

将实施例1中的Ti

性能测试

1)采用维氏硬度测定法对实施例1～3和对比例1制备的硬质合金进行力学性能测试，结果见表1。

表1实施例1～3和对比例1制备的硬质合金的性能参数

由表1可知，本发明制备的WC-Co-Ti

由以上实施例可知，本发明提供了一种高硬度高韧性硬质合金及其制备方法，本发明制备的WC-Co-Ti

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护。