[发明专利]一种不含氮原料制备的脱β层梯度硬质合金

说明书

为了改善硬质合金的硬度、耐磨性，制备了一种不含氮原料制备的脱β层梯度硬质合金。采用中颗粒WC粉、钴粉、（Ti，W）C粉为原料，不含氮原料制备的脱β层梯度硬质合金，采用不含氮的粉末原料制备硬质合金，能够提升硬质合金的力学性能。其中，硬质合金力学性能的提升取决于烧结过程中形成的脱β层的组织与形貌。表面形成的脱β层厚度高时，硬质合金就具有优异的力学性能。表面形成的脱β层厚度小，硬质合金的力学性能就较低。所制得的不含氮原料制备的脱β层梯度硬质合金，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梯度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，尤其涉及一种不含氮原料制备的脱β层梯度硬质合金。

背景技术

硬质合金是以难熔金属碳化物(如WC)为基体，以塑性金属(Fe、Ni、Co)为粘结相，采用粉末冶金法制备的具有高强度、高硬度和高耐磨性硬质材料。超细WC-Co硬质合金具有比普通WC-Co硬质合金更高的硬度、更好的耐磨性、更高横向断裂强度以及更良好的断裂韧性等优越性能，被广泛应用于金属切削加工、耐磨零件等领域，具有巨大的市场需求。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。

硬质合金作为重要的工具材料，广泛应用于多个工业部门。在硬质合金的具体应用中，主要考察其硬度、耐磨性、韧性能否满足需求。在不降低或轻微降低硬质合金硬度、耐磨性的条件下，尽可能地提高其强度和韧性，是硬质合金研究领域最重要的课题之一。在粘结相含量一定的情况下，当WC晶粒度减少到1.0μm以下时，硬质合金的硬度、强度均有提高，应用领域更为广泛。

发明内容

本发明的目的是为了改善硬质合金的硬度、耐磨性，设计了一种不含氮原料制备的脱β层梯度硬质合金。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

不含氮原料制备的脱β层梯度硬质合金的制备原料包括：中颗粒WC粉、钴粉、（Ti，W）C粉。

不含氮原料制备的脱β层梯度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，配好后倒入硬质合金球磨罐中进行湿磨，球磨介质为四氯化碳，球磨机转速为90r/min，球料比为7：1，球磨时间为32h。球磨结束后，将制得的粒料进行真空干燥，干燥时间为50min，干燥温度为40℃，随后加入成形剂进行制粒。将制好的粉末加至万能试验机中进行压制成形，压制压力为180MPa。将制好的压坯放入真空烧结炉中进行烧结，烧结温度为1500℃，保温时间为90min。

不含氮原料制备的脱β层梯度硬质合金的检测步骤为：微观形貌采用LEO1450型扫描电子显微镜，物相组成采用D/MAXRB型X射线衍射仪，元素分布采用扫描电镜自带的能谱仪测定。

所述的不含氮原料制备的脱β层梯度硬质合金，采用不含氮的粉末原料制备硬质合金，能够提升硬质合金的力学性能。其中，硬质合金力学性能的提升取决于烧结过程中形成的脱β层的组织与形貌。表面形成的脱β层厚度高时，硬质合金就具有优异的力学性能。表面形成的脱β层厚度小，硬质合金的力学性能就较低。

所述的不含氮原料制备的脱β层梯度硬质合金，烧结温度对硬质合金的性能有较大的影。烧结温度影响硬质合金的性能采用不含氮的硬质合金原料，通过在梯度烧结工艺之前增取决于烧结温度能否促进脱β层的形成。

所述的不含氮原料制备的脱β层梯度硬质合金，烧结压力的施加是硬质合金力学性能提升的关键。在烧结过程中施加一定的烧结压力，能够保证形成的脱β层与硬质合金表面黏结较好，并能使形成的脱β层具有更均匀的组织结构。此时，随着烧结温度的增加，脱β层的厚度会随之而增加。

本发明的有益效果是：