[发明专利]一种新型WC基硬质合金材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高硬、高强、高韧的WC基硬质合金材料，其特征在于，以WC为基质，以高温化学稳定性优异的金属为粘结剂，并添加适量的晶粒抑制剂、高硬材料微粉增硬剂和纳米结构增韧剂。所述材料的组分包括20～80％(质量分数，下同)的亚微米/纳米WC粉为基质，2～20％的高温化学稳定性优异的金属Mo、Ni和稀土中的一种或者多种为粘结剂，0.1～5.0％的晶粒TaC、VC、Cr₃C₂、NdC、TiC中一种或者多种为晶粒抑制剂，10～80％的高硬材料金刚石、c-BN微粉或者其表面镀制了一层高温化学稳定性优异的金属Mo、Ni或者稀土金属薄膜的微粉为增硬剂，和0.5～15％的碳纳米管/线、SiC纳米线/棒、TiC纳米线/棒以及其表面镀制了一层高温化学稳定性优异的金属Mo、Ni或者稀土金属薄膜的纳米结构材料中的一种或者多种为增韧剂。

2.按照权利要求1所述的WC基硬质合金材料的制备方法，其特征在于，所述材料制备方法依次包括“混料→高能球磨→烘干→研磨过筛→压制/装料→烧结”工艺步骤。所述陶瓷粉料在进行混料时，外加0～10％(质量分数)的有机分散剂和粘接剂，并将原料按照WC粉、金属粘结剂粉、晶粒抑制剂粉、增硬剂、增韧剂顺序依次加入、分阶段球磨；其中WC粉、金属粘结剂粉、晶粒抑制剂粉混合粉料高能球磨24～48小时后，再加入增硬剂球磨0.5～2小时，最后加入增韧剂再球磨20～60分钟。所述烘干采用真空干燥，温度控制在10～100℃，时间6～60小时，真空度0～-0.33Pa。所述烧结采用放电等离子体烧结技术或者中频感应加热烧结技术；其中在放电等离子体烧结过程中，初压为10～38MPa，升温速率160～260℃/min，烧结温度800～1400℃，保温时间2～15min，保温压力30～60MPa；冷却速率750℃以前与升温速率相同，750℃以后随炉冷却；而在中频感应加热烧结过程中，初压为10～38MPa，升温速率200～500℃/min，烧结温度900～1500℃，保温时间5～20min，保温压力30～60MPa；冷却速率750℃以前与升温速率相同，750℃以后随炉冷却。