[发明专利]一种含η相粉末的WC-10Co硬质合金

说明书

为了改善WC‑Co硬质合金的硬度、耐磨性，制备了一种含η相粉末的WC‑10Co硬质合金。采用Co粉、W粉及炭黑为原料，混合粉末的成功制备使得制得的硬质合金具有非常均匀的内部结构及致密化程度，在烧结工艺结束之后，硬质合金内部出现了呈板状的WC晶粒。板状晶粒能够增强物相之间的界面强度，使硬质合金的性能得到提升。板状的WC晶粒能够使硬质合金具有跟均匀的内部结构，提升硬质合金的致密度、硬度、强度及断裂韧性。所制得的含η相粉末的WC‑10Co硬质合金，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。本发明能够为制备高性能的WC‑Co硬质合金提供一种新的生产工艺。

所属技术领域

本发明涉及一种硬质合金材料，尤其涉及一种含η相粉末的WC-10Co硬质合金。

背景技术

硬质合金是由1种或多种高硬度、高模量的间隙化合物(通常是WC与过渡金属Fe、Co、Ni或其合金)组成的复合材料，WC-Co硬质合金兼具良好的韧性、硬度、耐磨性等综合性能，被广泛应用于矿用、切削、模具等各个领域，已成为现代社会不可缺少的重要材料。WC-Co硬质合金被誉为“工业的牙齿”，如何有针对性地依用途研究或开发高性能材料是该领域的研究热点。

η相作为1种脆性相，基于Ni3Ti成分的一种金属间化合物相，为密排六方有序相。其组成固定，不易固溶其他元素。形态有两种：晶界胞状和晶内片状或魏氏体状。出现η相合金的强度有所下降。

发明内容

本发明的目的是为了改善WC-Co硬质合金的硬度、耐磨性，设计了一种含η相粉末的WC-10Co硬质合金。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

含η相粉末的WC-10Co硬质合金的制备原料包括： Fsss粒度为1.17μm的Co粉、Fsss粒度为2μm的W粉及炭黑。

含η相粉末的WC-10Co硬质合金的制备步骤为：将原始粉末按实验设计方案称重、配料，配好后倒入行星球磨机中进行球磨，球磨介质为酒精，球磨机转速为190r/min，球料比为8：1，球磨时间为32h。球磨结束后，将制得的粒料经水浴掺蜡后进行真空干燥，干燥时间为60min，干燥温度为45℃，随后加入加至液压机中进行压制成形。将制好的压坯脱脂后置于石墨舟皿上，放入真空气压炉中进行烧结，烧结温度为1460℃，保温时间为90min。

含η相粉末的WC-10Co硬质合金的检测步骤为：粉末形貌观察采用JSM-6360LV扫描电子显微镜，粉末粒度大小采用Mastersizer2000激光粒度，显微组织采用Quanta250扫描电子显微镜，利用Rigaku，物相分析采用D/max50X射线衍射仪，密度测量采用阿基米德排水法，硬度采用HTV30洛氏硬度试样机， 抗弯强度采用Instron3369材料力学试样机，断裂韧性采用HVS50型数显维氏硬度计。

所述的含η相粉末的WC-10Co硬质合金，η相粉末能够抑制烧结过程中WC晶粒的长大，使硬质合金的力学性能得到提高。η相粉末抑制WC晶粒长大的原因η相发生的碳化反应。η相发生的碳化反应开始于900～1050℃之间，结束于1175～1350℃之间。η相碳化反应得到的WC孪晶是板状WC晶粒的来源，且碳化反应速度是制约WC孪晶形貌的关键因素。

所述的含η相粉末的WC-10Co硬质合金，混合粉末的成功制备使得制得的硬质合金具有非常均匀的内部结构及致密化程度，在烧结工艺结束之后，硬质合金内部出现了呈板状的WC晶粒。板状晶粒能够增强物相之间的界面强度，使硬质合金的性能得到提升。

所述的含η相粉末的WC-10Co硬质合金，η相粉末的加入量对硬质合金的性能也有很大影响，η相粉末添加量增大时，板状WC晶粒的数量也会随着η相粉末添加量的增大而增多。η相粉末进行球磨的时间越长，板状WC晶粒的分布就越均匀。