[发明专利]一种硬质合金及其制备方法

说明书

本发明提供了一种硬质合金，所述硬质合金包括硬质相、粘结相和硬质合金固溶体，所述硬质合金固溶体为六元固溶体(W，Ti，Ta，Nb，Zr)C，(W，Ti，Ta，Nb，Zr)C中ZrC:NbC为(1:3)～(1:2)。本发明还提供了含有上述固溶体的硬质合金及硬质合金的制备方法。相比现有技术添加各种不同的粉末碳化物合金添加剂，本发明所提供的硬质合金，其固溶体为含有所需合金元素的固溶体，避免了分别添加不同碳化物时会产生的误差以及各种不同添加剂可能带入的杂质，提高了硬质合金的性能，本发明硬质合金所用的固溶体中，采用价格相对低廉的WC、TiC、NbC和ZrC部分替代TaC，解决了现有技术中，大量添加TaC价格高的问题。

技术领域

本发明属于硬质合金技术领域，具体涉及一种硬质合金及其制备方法。

背景技术

先进制造技术对人类科学技术的发展起着至关重要的推动作用，机械加工技术作为先进制造技术中的重要组成部分，逐渐朝着更加柔性、更加高效、更加精密的方向发展，高速切削技术是先进制造技术的最重要的加工工艺之一。具有高硬度、高耐磨性和高化学稳定性等特性的先进刀具材料是先进切削加工技术应用的技术基础，也是切削加工领域研究的重要方向。

WC-Co硬质合金作为重要的耐磨材料，被广泛地应用于切削刀具、模具、耐磨密封件以及矿山和石油采掘工具等众多需要高耐磨性的领域，被誉为“工业的牙齿”。该合金是以高硬度、高弹性模量的金属碳化物WC为硬质相，以过渡金属族元素Co为粘结相，采用粉末冶金工艺经液相烧结制成的材料。由于WC硬质相的高硬度、高耐磨性以及Co对WC良好的润湿性，以Co为粘结剂进行液相烧结而成的WC-Co硬质合金除了耐磨性好以外，还具有强度高、硬度高和弹性模量高等一系列优异的综合力学性能。

现有技术中，为了进一步提高硬质合金的的物理力学性能，尤其是为了改善硬质合金的切削性能，常加入一些碳化钽(TaC)含量较高的碳化物，如(W、Ti、Ta)C。TaC具有优良的物理化学和高温结构性能，在硬质合金、切削刀具及航空航天材料领域具有广泛的应用。然而，由于Ta属于稀有金属，价格昂贵，添加了大量TaC的硬质合金材料的成本很高，其推广应用受到限制。

发明内容

为解决现有技术中，为改善材料的切削性能而添加了大量TaC的硬质合金成本高的问题，本发明的目的之一是提供一种硬质合金。

本发明的目的之二是提供上述硬质合金的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种硬质合金，所述硬质合金包括以下质量百分比计的组分：

硬质相 60～80％，

粘结相 6～15％，

余量为硬质合金固溶体，所述硬质合金固溶体为六元固溶体(W，Ti，Ta，Nb，Zr)C。

优选地，所述硬质相为WC粉，所述粘结相为Co粉。

进一步优选地，所述WC粉的粒度为1～3μm，所述Co粉的粒度为0.8～1.2μm。

优选地，所述(W，Ti，Ta，Nb，Zr)C中ZrC与NbC的质量比为(1:3)～(1:2)。

优选地，所述六元固溶体包括以下质量百分比计的组分：

WC 30～50％，

TiC 5～20％，

TaC 1～15％，

NbC 15～30％，

ZrC 10～20％。

优选地，所述硬质合金固溶体的粒度为1.5～3.0μm。

上述硬质合金的制备方法，其特征在于，步骤包括：