[发明专利]一种无钴梯度WC硬质合金高压方块及其制备方法

说明书

本发明属于合金材料技术领域，公开了一种无钴梯度WC硬质合金高压方块及其制备方法。按质量百分比将Ni68.9～70.2％、Al10～11％、Fe10.4～10.9％、Cr7.9～8.3％、Zr0.8～1％、B0.2～0.4％经球磨，制得Ni₃Al金属间化合物粉末，然后与WC粉末及成型剂石蜡进行湿式球磨，分别得到高Ni₃Al含量混合粉末和低Ni₃Al含量混合粉末；以高Ni₃Al含量混合粉末制备芯部方块，然后在芯部方块外包覆低Ni₃Al含量混合粉末，预压成型后真空烧结，得到所述无钴梯度WC硬质合金高压方块。本发明通过成分及梯度结构的设计，使材料具有外部高硬而芯部高强韧的特点，克服均质材料的缺点。

技术领域

本发明属于合金材料技术领域，具体涉及一种无钴梯度WC硬质合金高压方块及其制备方法。

背景技术

硬质合金高压方块是生产超硬材料的超高压合成设备的核心零部件。随着合成超硬材料的种类的不断丰富和尺寸的不断增加，高压方块也从最初的单个3kg增至50kg，并对其耐高温、硬度、强韧性、抗氧化等性能提出了更为苛刻的要求，现用均质YG类材料越来越难以满足应用要求，迫切需要研制综合性能更优异的新型WC材料。

国内外现用高压方块均采用钴为粘结相的YG8-YG20均质WC材料。研发新型粘结相以获得更高性能WC材料一直是领域研究热点，且主要集中在以镍、铁等同族元素代替钴。然而，WC-Fe易缺碳，且铁对WC的润湿性较差，以致强韧性均明显偏低；与WC-Fe相比，WC-Ni具有相对较好的强韧性，但仍明显低于YG类合金。更为重要的是，以金属为粘结相，会严重恶化耐高温、抗氧化等性能，以致用作高压方块时寿命较短。中国专利200910039671.8公开了一种WC-增韧增强Ni₃Al硬质合金及其制备方法，该方法是利用放电等离子烧结技术制备WC-Ni₃Al复合材料，获得的复合材料有着良好的韧性和高温性能。前期研究证实以Ni₃Al为粘接相，可克服金属粘结相的不足。但如何进一步提高材料的硬度等综合性能，克服均质材料的缺点，仍是本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种无钴梯度WC硬质合金高压方块的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的无钴梯度WC硬质合金高压方块。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种无钴梯度WC硬质合金高压方块的制备方法，包括如下制备步骤：

(1)机械合金化制备Ni₃Al粉末：按以下质量百分比的原料粉末配料：Ni 68.90～70.20％、Al 10.00～11.00％、Fe 10.40～10.90％、Cr 7.90～8.30％、Zr 0.80～1.00％、B0.20～0.40％，其余为不可避免的微量杂质；将上述原料粉末置于球磨机中干式球磨，制得颗粒尺寸≤250μm的Ni₃Al金属间化合物粉末；

(2)将所得Ni₃Al金属间化合物粉末与WC粉末及成型剂石蜡置于溶剂中进行湿式球磨，制得混合浆料，然后将上述混合浆料烘干、碾碎、过筛，得到颗粒尺寸≤250μm的混合粉末；此步骤通过调节Ni₃Al金属间化合物粉末的加入量，分别得到Ni₃Al质量百分含量为10％～15％的高Ni₃Al含量混合粉末和Ni₃Al质量百分含量为2％～8％的低Ni₃Al含量混合粉末；