[发明专利]一种轻质高强度硬质合金材料及其制备方法

权利要求书

1.一种轻质高强度硬质合金材料的制备方法，其特征在于，所述轻质高强度硬质合金材料的制备方法包括以下步骤：

步骤一，进行钛粉的制备并使用制备的钛粉、碳粉进行碳化钛的制备：将氢化钛真空脱氢，后置于氩气压力条件下进行气流磨处理，得到高纯度钛粉；按照质量份数称取高纯度钛粉6～8份、碳粉1～2份，分别进行钛粉、碳粉的研磨得到粒径均一的钛粉、粒径均一的碳粉；将钛粉与碳粉进行混合，搅拌均匀后进行减压成形得到复合物；将复合物置于石墨容器中，在高温高纯氢气压力条件下进行氢化处理得到碳化钛；

步骤二，使用改性剂对碳化钛进行改性得到改性碳化钛：将制备的碳化钛置于研磨机中进行充分研磨，得到小粒径碳化钛；将甲基三甲氧基硅烷与甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷进行混合，搅拌均匀后进行超声分散，得到改性剂；将小粒径碳化钛与改性剂混合并对改性剂进行浸没，加热并搅拌，加热结束后得到改性混合液；将改性混合液置于离心机中离心，收集固态物质即改性碳化钛；

步骤三，进行轻质高强度硬质合金材料原料的预处理：按照质量份数称取锆、硅、铜、镍、锰、铁、铌、铬进行混合，并置于球磨机中；向球磨机中加入乙醇溶液，搅拌均匀后进行第一次球磨；第一次球磨结束后向球磨机中加入改性碳化钛，并放入锆球，进行第二次球磨，收集球磨产物，得到处理后的轻质高强度硬质合金材料原料；

步骤四，使用处理后的轻质高强度硬质合金材料原料进行轻质高强度硬质合金材料的制备：将轻质高强度硬质合金材料放入模具中，高压压制成型得到胚体；向模具中注入氟化锂对胚体进行改性，得到改性胚体；将改性坯体在真空高温条件下进行烧结，烧结结束后对模具进冷却、放气，冷却至室温得到轻质高强度硬质合金材料成品。

2.如权利要求1所述轻质高强度硬质合金材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述真空脱氢的温度为600～700℃，真空脱氢时间为2～6h。

3.如权利要求1所述轻质高强度硬质合金材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述气流磨处理的压力为0.3～0.7MPa，处理时间为3～4h。

4.如权利要求1所述轻质高强度硬质合金材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述氢化处理的温度为850～1200℃，氢化处理的压力为0.1～0.3MPa。

5.如权利要求1所述轻质高强度硬质合金材料的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述超声分散的频率为50～60kHz，超声分散的时间为20～25min。

6.如权利要求1所述轻质高强度硬质合金材料的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述加热的温度为55～70℃，加热时间为2～4h。

7.如权利要求1所述轻质高强度硬质合金材料的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述乙醇溶液的体积浓度为75％。

8.如权利要求1所述轻质高强度硬质合金材料的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述第一次球磨的球磨压力为50～60N、球磨时间为20～30min。

9.如权利要求1所述轻质高强度硬质合金材料的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述第二次球磨的球磨压力为50～80N、球磨时间为10～20min。

10.一种轻质高强度硬质合金材料，其特征在于，所述轻质高强度硬质合金材料按照质量份数由钛6～8份、碳1～2份、锆3～6份、硅2～5份、铜1～4份、镍2～3份、锰2～3份、铁1～2份、铌1～2份、铬1～3份组成。