[发明专利]一种粘结相呈梯度变化的梯度硬质合金及其制备方法

权利要求书

1.一种粘结相呈梯度变化的梯度硬质合金的制备方法，其特征在于依次包括如下步骤：

第一步，配制合金混合料，该合金混合料包括WC粉和Co粉，配制过程如下：

（1）加入WC粉和Co粉，混合均匀形成WC-Co粉末，其中，WC粉所占的质量百分含量为68~98%，Co粉所占的质量百分含量为2~32%；

（2）加入碳粉或钨粉来调节所述WC-Co粉末的碳含量，WC-Co粉末的碳含量以亚化学当量进行计算，碳含量上限为6.125%×（1-Co%），碳含量下限为6.130%×（WC%-Co%×0.26）；

（3）加入成型剂，成型剂的加入量为调节完碳含量的所述WC-Co粉末质量的1.0~3.0%；

第二步，压制成坯：

将制成的合金混合料压制成软坯合金；

第三步，脱除成型剂：

将所述软坯合金置于烧结炉中，将烧结炉中的温度从室温升温到400~600℃，保温3~10小时，脱除成型剂，得到脱脂烧结体；

第四步，真空烧结：

升温至600~900℃，对所述脱脂烧结体进行真空烧结，升温速率为2~6℃/min，真空度为0.2~1.2毫巴，烧结时间为1~3小时，得到真空烧结体；

第五步，脉冲渗碳热处理：

升温至900~1200℃，对所述真空烧结体进行渗碳热处理，均匀升温，升温速率为3~6℃/min，过程中通入渗碳气体，通入方式为脉冲，一个脉冲周期内渗碳气体有两种压力，高压力为200~800毫巴，低压力为10~50毫巴，一个脉冲周期为5~10分钟，经过4~20个脉冲周期后，得到渗碳烧结体；

第六步，Co相迁移处理：

继续升温至1275~1325℃，对所述渗碳烧结体进行Co相迁移处理，保温，时间为30~120分钟，之后，得到Co相迁移烧结体；

第七步，继续升温至最高烧结温度，最高烧结温度为1380~1450℃，对所述Co相迁移烧结体进行次气氛烧结，升温速率为2~4℃/min，在升温的同时通入Ar气，保持压力为10~20毫巴，使烧结炉内环境处于真空负压状态，升温后，得到次气氛烧结体；

第八步，压力烧结：

在所述最高烧结温度下，向所述烧结炉继续通入Ar气，压力为 10~100巴，保温保压30~90分钟，对所述次气氛烧结体进行压力烧结，然后得到压力烧结体；

第九步，快冷处理：

将所述压力烧结体从最高烧结温度快速冷却至1270℃，冷却速度为10~20℃/min，冷却时间为10~20min；然后，再将所述压力烧结体从1270℃冷却至室温，出炉得到所述梯度硬质合金。

2.根据权利要求1所述的一种粘结相呈梯度变化的梯度硬质合金的制备方法，其特征在于：所述合金混合料还包括元素周期表中ⅣB、ⅤB、ⅥB族的任意一种过渡元素或者该类过渡元素的碳化物的其中之一。

3.根据权利要求1所述的一种粘结相呈梯度变化的梯度硬质合金的制备方法，其特征在于：所述WC-Co粉末包含Ni和/或Fe以取代部分或全部的Co。

4.根据权利要求1所述的一种粘结相呈梯度变化的梯度硬质合金的制备方法，其特征在于：所述成型剂为石蜡或聚乙二醇。

5.根据权利要求1所述的一种粘结相呈梯度变化的梯度硬质合金的制备方法，其特征在于：在所述第五步中，在均匀升温的同时通入渗碳气体；或者，升温至900~1200℃后，保温通入渗碳气体。

6.根据权利要求1或5所述的一种粘结相呈梯度变化的梯度硬质合金的制备方法，其特征在于：所述渗碳气体为一氧化碳或二氧化碳的单一气体，或者为氢气和甲烷的混合气体，所述甲烷占混合气体的体积百分比在0.1~5vol%之间。

7.一种粘结相呈梯度变化的梯度硬质合金，其特征在于：所述梯度硬质合金是通过权利要求1~6任意一项所述的制备方法制成的梯度硬质合金。