[发明专利]一种高强韧WC-Co硬质合金的制备方法

说明书

本发明属于硬质合金制备技术领域，公开一种高强韧WC‑Co硬质合金的制备方法。配制混合粉料，然后球磨、干燥、过筛，装入石墨模具中预压成型；将所得样品连通石墨模具放入振动烧结炉中，炉内气氛为真空或惰性气氛，首先对样品施加30~50 MPa的恒定压力，同时升温至烧结温度1240~1300℃，当达到烧结温度时，将恒定压力切换为振动压力进行振动烧结，其中振动压力的平均值30~50 MPa、振动压力的振动幅度10~50 MPa、振动频率1~10 Hz、振动烧结0.25~1 h；待振动烧结结束后，将振动压力重新切换为恒定压力，加热停止，随炉冷却，当振动烧结炉炉内的温度降到600~1000℃时，卸去恒定压力，并继续随炉自然冷却到室温，制得高强韧WC‑Co硬质合金。本发明制备的高强韧WC‑Co硬质合金，硬度较传统方法提高240 MPa以上，断裂韧性提高9.5%以上。

技术领域

本发明属于硬质合金制备技术领域，特别涉及一种高强韧WC-Co硬质合金的制备方法。

背景技术

WC-Co硬质合金具有高硬度、高耐磨性和高耐腐蚀性等特点，被广泛应用于切削工具、采矿开采、耐磨零件、模具制造等领域。WC-Co型硬质合金是目前产量和消费量最大的硬质合金材料。但是，由于传统的WC-Co硬质合金的硬度与韧性相互矛盾，两种性能无法同时得到提升，要想提高其中一种性能必定会以牺牲另一种性能为代价，使得WC-Co硬质合金在拓展高端应用受到极大的限制。

为了解决WC-Co硬质合金硬度与韧性之间的矛盾，制备高强韧的硬质合金，研究人员进行了大量的研究，发现制备梯度结构硬质合金、双晶结构硬质合金、超细/纳米晶硬质合金和涂层结构硬质合金都能在一定程度上获得兼具高硬度和韧性的材料。但是，上述几种方法制备工艺繁琐，操作流程复杂，生产成本较高；另一种是制备涂层硬质合金，但是其生产工艺要求严苛，设备投入巨大，生产成本较高，极大地限制了高强韧WC-Co硬质合金的大规模工业化应用。

基于上述情况，为了进一步提高WC-Co硬质合金的性能，拓展其在高端产业的应用，急需开发一种新的高强韧WC-Co硬质合金的制备方法，使得在提高合金硬度和断裂韧性的同时，并不增加传统生产工序，利于大规模的工业化生产。

发明内容

为克服现有技术中存在的不足之处，本发明的目的旨在提供一种高强韧WC-Co硬质合金的制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种高强韧WC-Co硬质合金的制备方法：

（1）、以碳化钨粉末、钴粉末为原料，配制混合粉料，然后进行球磨，球磨后干燥、过筛，装入石墨模具中预压成型；

（2）、将步骤（1）预压成型后所得样品连通石墨模具放入振动烧结炉中，炉内气氛为真空或惰性气氛，首先对样品施加30~50 MPa的恒定压力，同时升温至烧结温度1240~1300℃，当达到烧结温度时，将恒定压力切换为振动压力进行振动烧结，其中振动压力的平均值30~50 MPa、振动压力的振动幅度10~50 MPa、振动频率1~10 Hz、振动烧结0.25~1 h；

（3）、待振动烧结结束后，将振动压力重新切换为恒定压力，加热停止，随炉冷却，当振动烧结炉炉内的温度降到600~1000 ℃时，卸去恒定压力，并继续随炉自然冷却到室温，制得高强韧WC-Co硬质合金。

较好地，步骤（1）中，碳化钨粉末的粒径为1~1.5 μm，钴粉的粒径为0.8~1.3 μm；混合粉料中，碳化钨粉末含量为88~98 wt%，余量为钴粉。

较好地，步骤（1）中，预压成型的压力为5~20 MPa。

较好地，步骤（1）中，球磨转速为120~150 rpm，球磨时间为15~24 h，球磨过程中加入直径为6~12 mm的不锈钢球，球料的质量比（3~5）∶1，每1 kg混合粉料加入200~350 mL的无水乙醇作为球磨介质。