[发明专利]一种复合硬质合金材料制备方法

说明书

本申请是申请号为2015102723279，申请日为2015年5月26日，名称为一种复合硬质合金材料及其制备方法的分案申请。

技术领域

本发明涉及复合材料领域，更具体的说是涉及一种复合硬质合金材料制备方法。

背景技术

硬质合金材料应用于制造业的加工工具，具有硬度高、良好的高温性能和优秀的耐磨性能，号称工业的牙齿。

碳化钨基硬质合金由于其高强度、高硬度、高耐磨性和高红硬性，被广泛地用作切削刀具、矿山工具和耐磨零件等，从冲击韧性和耐磨性综合要求而言，低钴粗晶粒合金结构能满足这种要求。

金属陶瓷迄今为止已历经三代，第一代是“二战”期间，德国以Ni粘结TiC生产金属陶瓷；第二代是20世纪60年代美国福特汽车公司添加Mo到Ni粘结相中改善TiC和其他碳化物的润湿性，从而提高材料的韧性；第三代金属陶瓷则将氮化物引入合金的硬质相，改单一相为复合相。又通过添加Co相和其他元素改善了粘结相。金属陶瓷研制的另一个新方向是硼化物基金属陶瓷。由于硼化物陶瓷具有很高的硬度、熔点和优良的导电性，耐腐蚀性，从而使硼化物基金属陶瓷成为最有发展前途的金属陶瓷。但是目前我国对金属陶瓷在性能方面的改进仍不理想，现有金属陶瓷的洛氏硬度和抗弯强度仍有待进一步提高。

Ti(C，N)基金属陶瓷是一类以Ti(C，N)粉或TiC与TiN的混合粉为硬质相主要原料，以Co、Ni、Mo等金属为粘接相原料，且通常还加入有WC、TaC、NbC、Mo2C、VC、Cr3C2等过渡族金属碳化物为添加剂经过粉碎、混合—模压—烧结所形成的复合材料，主要用于制造切削工具。

与传统的WC-Co硬质合金相比，Ti(C，N)基金属陶瓷具有如下优点：高的红硬性、高温抗氧化性能好、高的热导率。这些性能使得Ti(C，N)基金属陶瓷更适于进行高速切削和对材料的精加工和半精加工。但是，与WC-Co硬质合金相比，Ti(C，N)基金属陶瓷较低的强韧性却极大地限制了它作为刀具材料的应用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种强度高、韧性好、耐磨、热冲击性能好的复合硬质合金材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种复合硬质合金材料，该复合硬质合金材料由下列重量份数的组分制得：纳米碳化钛35-40份、纳米氮化钛5-15份、碳化钨7-9份、碳化铌5-8份、碳化硅3-7份、氧化钇1-3份、碳化铝1-3份、钛粉1-5份、碳化钽2-10份、碳化锆2-5份、钴粉10-13份、硅粉0.5-1.5份、镍粉1-2份、碳化硼2-6份。

本发明进一步设置为：该复合硬质合金材料由下列重量份数的组分制得：纳米碳化钛38份、纳米氮化钛10份、碳化钨8份、碳化铌6份、碳化硅6份、氧化钇2.5份、碳化铝2份、钛粉4份、碳化钽5份、碳化锆4份、钴粉11份、硅粉1份、镍粉1.5份、碳化硼4份。

本发明进一步设置为：所述碳化钨、钴粉、镍粉、硅粉、碳化铝、碳化钽、纳米碳化钛、碳化硅和氧化钇的粒度均小于或等于1.2μm。

本发明进一步设置为：所述碳化钨、钴粉、镍粉、硅粉、碳化铝、碳化钽、纳米碳化钛、碳化硅和氧化钇的纯度均大于或等于99.0％。

本发明进一步设置为：一种复合硬质合金材料的制备方法，将上述重量份数的组分纳米碳化钛、纳米氮化钛、碳化钨、碳化铌、碳化硅、氧化钇、碳化铝、钛粉、碳化钽、碳化锆、钴粉、硅粉、镍粉和碳化硼加入至研磨机进行混合研磨，并于530至540MPa下压制，在氩气氛围下，后于1100℃下烧结10-20min，待自然冷却，即得所述复合硬质合金材料。

本发明进一步设置为：研磨机的转速为70-80r/min，研磨时间为1-1.5h。

通过采用上述技术方案，本发明由于在制备硬质合金过程中添加了稀土氧化物，混合均匀后还原为稀土金属。在预烧结过程中，稀土元素一方面可以固溶到Co相中，起到抑制晶粒长大的作用；另一方面，由于稀土元素相对于硬质合金中其它元素更为活泼，易与合金中的氧、硫等杂质结合，净化晶界，消除缺陷，使制备出来的合金具有强度高、韧性好、耐磨、热冲击性能好的特点。

具体实施方式

具体实施例1