[发明专利]复相共强化硬质合金材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种复相共强化硬质合金材料的制备方法，先预合金化处理得到碳化钨基预合金粉和碳氮化钛基预合金粉，再将两种粉末与钴粉混合均匀，经二次雾化干燥制粒后在冷压机中压制成型，最后在高温真空管式炉中烧结，最终得到复相共强化硬质合金材料。

技术领域

本发明涉及合金制备技术领域，特别涉及一种复相共强化硬质合金材料的制备方法。

背景技术

强度和韧性的矛盾问题是传统硬质合金材料的致命缺点，限制硬质合金的新产业推广。通常采取的粉末预合金化、变换黏结相组分、热处理等方法对于改善强韧矛盾问题效果有限。因此，发展一种新方法，用于提高硬质合金的强韧性至关重要。

通过合理的结构设计，充分发挥硬质合金强度组分与韧性组分的性能优势，是解决强韧性的矛盾问题的关键手段。

发明内容

本发明是针对常见手段难以解决硬质合金强韧矛盾问题的研发领域现状，提供一种复相共强化硬质合金材料的制备方法。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种复相共强化硬质合金材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将碳化钨粉和铝化三镍粉、碳氮化钛粉和镍粉分别置于高能球磨机中，进行预合金化处理得到两种预合金粉；

2)将两种预合金粉进行雾化干燥制粒，制得的碳化钨基球形粉末、碳氮化钛基球形粉末与钴粉置于慢速三维涡流混料机中混合均匀；

3)将混合粉进行二次雾化干燥制粒，装入冷压模具在四柱单轴冷压机中压制成型；

4)将坯体送入高温真空管式炉进行烧结，最终得到复相共强化硬质合金材料。

作为本发明的进一步改进，步骤1)中，碳化钨粉和铝化三镍粉和镍粉质量比为(9.1～9.5)：1；碳氮化钛粉和镍粉质量比为(9.1～9.5)：1。

作为本发明的进一步改进，步骤1)中，预合金化处理的球磨机转速480～550转/分，球料比(2.2～2.7)：1，球磨罐与磨球材料均为硬质合金。

作为本发明的进一步改进，步骤2)中，碳化钨基球形粉末、碳氮化钛基球形粉末与钴粉质量比(5.1～5.4)：(3.4～4.2)：1。

作为本发明的进一步改进，步骤2)和步骤3)中，雾化干燥制粒机的雾化器转速22000～25000转/分，进/出风口温度分别为210℃和80℃，干燥粉末粒径为80～120μm，三维涡流混料机转速30转/分。

作为本发明的进一步改进，步骤3)中，冷压成型压力220～260MPa，保压3分钟。

作为本发明的进一步改进，步骤4)中，烧结温度1410℃，保温0.5小时，升/降温速率5℃/分，氩气保护。

成形剂为SBS，加入量为混合粉质量的2％。

与现有技术相比，本发明具有以下特点和优势：

本发明先预合金化处理得到碳化钨基预合金粉和碳氮化钛基预合金粉，再将两种粉末与钴粉混合均匀，经二次雾化干燥制粒后在冷压机中压制成型，最后在高温真空管式炉中烧结；其中用预合金处理方法得到的碳化钨基预合金粉作为韧性组分，碳氮化钛基预合金粉作为强度组分，分别制粒保证两种组分的纯净性。使用钴粉作为界面组分可提高强韧两相的亲和性，钴与铝化三镍、碳化钨可形成为拓扑密排结构和WC-Co固溶体，又与碳氮化钛形成固溶体，强化相界面；二次雾化干燥制粒可提高混合粉末的易成型性，保证冷压坯体致密度。本发明制备的复相共强化硬质合金的抗弯强度大于4762MPa，冲击韧性大于17.6J·cm²。