[发明专利]一种纤维增强硬质合金及其制备方法

说明书

本发明提供了一种纤维增强硬质合金，由以下重量百分比的原料制备而成：粘结剂9～12％，改性硅酸铝纤维5～6％，二硼化钛3～4％，晶粒长大抑制剂0.6～0.9％，其余为碳化钨，各原料的重量百分比之和为100％。本发明还提供了该纤维增强硬质合金的制备方法。本发明所提供的纤维增强硬质合金具有较好的韧性、抗热震性能、高温抗氧化性能以及耐腐蚀性能。

技术领域

本发明涉及一种硬质合金，特别是涉及一种纤维增强硬质合金及其制备方法。

背景技术

硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料，具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，被誉为“工业牙齿”，广泛用于刀具材料、机械加工、航空航天、高压高温试验等领域。国内市场上普遍应用的硬质合金硬度可达HRA86-93，即使在500℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍保持高硬度。

现有技术中硬质合金产品的生产方法大多是采用碳化物与碳化钨粉、钴粉为配料，利用石蜡、橡胶或塑料作粘合剂，通过球磨、干燥、掺成型剂、压制成型和利用烧结炉直接烧结成型。碳化钨(WC)具有熔点高、硬度高、化学稳定性好、热稳定性好、耐磨性好、屈服强度高、抗塑性变形能力好、导热性好、热膨胀系数较低等优点，因此WC-Co系(中国牌号YG系)硬质合金是目前硬质合金的主流。

中国专利申请CN201710949326.2公开了“一种含V-Cr的超细WC-Co硬质合金”，该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，配好后倒入球磨机中进行球磨，球磨介质为酒精，球磨机转速为150r/min，球料比为12：1，球磨时间为24h，球磨结束后，将制得的粒料进行真空干燥，干燥时间为80min，干燥温度为30℃，随后加入成形剂进行制粒，将制好的粉末加至成型机中进行压制成形，压制压力为180MPa，将制好的压坯放入管式炉中烧结，烧结温度为1250℃，保温时间为180min，烧结完成后，将制得合金试样立刻放入水中淬火，冷却速率达70℃/s，以保留WC-Co硬质合金烧结态组织。该发明存在的问题是：其制备出的硬质合金的韧性、抗热震性能、高温抗氧化性能以及耐腐蚀性能不佳。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种纤维增强硬质合金，其具有较好的韧性、抗热震性能、高温抗氧化性能以及耐腐蚀性能。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种纤维增强硬质合金，由以下重量百分比的原料制备而成：粘结剂9～12％，改性硅酸铝纤维5～6％，二硼化钛3～4％，晶粒长大抑制剂0.6～0.9％，其余为碳化钨，各原料的重量百分比之和为100％。

进一步地，本发明所述粘结剂为钴粉。

进一步地，本发明所述改性硅酸铝纤维由以下步骤制成：

将硅酸铝纤维用打散机打散后浸泡于丙酮溶液中，20分钟后取出，用无水乙醇洗涤3分钟后置于烘箱中常温干燥2小时得到预处理硅酸铝纤维；将预处理硅酸铝纤维加入由氯化钇、氢氟酸、水组成的改性剂溶液中，加热至55℃后搅拌35分钟，取出后用无水乙醇和去离子水分别洗涤3分钟，转入烘箱中100℃下干燥2小时，取出后粉碎过20目筛得到改性硅酸铝纤维。

进一步地，本发明所述改性硅酸铝纤维的制备步骤中，丙酮溶液的质量浓度为5％，打散后的硅酸铝纤维与丙酮溶液的质量比为1:15；改性剂溶液中，氯化钇、氢氟酸、水的质量比为1:2:100，预处理硅酸铝纤维与改性剂溶液的质量比为1:30。

进一步地，本发明所述晶粒长大抑制剂由质量比为1:1的碳化钽和碳化铌组成。

本发明要解决的另一技术问题提供上述纤维增强硬质合金的制备方法。

为解决上述技术问题，技术方案是：

一种纤维增强硬质合金的制备方法，包括以下步骤：