[发明专利]一种轻质高强度硬质合金材料及其制备方法

说明书

本发明属于材料制备技术领域，公开了一种轻质高强度硬质合金材料及其制备方法，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。本发明提供的轻质高强度硬质合金材料的原料配比合理，具有生产控制难度小、生产成本低的优点，有利于降低材料制备的成本；在进行轻质高强度硬质合金材料的制备中，碳是保证合金材料获得高强度、高硬度的有效强化元素之一，它可以显著提高钢的强度和硬度，能够防止淬火组织中出现铁素体，生产的高强度合金硬度高且质量轻，能够满足市场的多样化的需求。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，尤其涉及一种轻质高强度硬质合金材料及其制备方法。

背景技术

目前，TiC基硬质合金的硬度非常高，有很高的耐磨性，摩擦系数也小，具有较高的抗氧化能力、较高的耐热性和较好的化学稳定性。但是它的抗塑性变形能力、抗脆性破损能力、导热性等均较差，抗磨料磨损性能也较低。因此其应用不如WC基硬质合金面广量大。尽管TiC基硬质合金用作刀具材料，适合对铸铁、普通钢、高硬度钢进行高速切削和干式切削，在某些加工场合性能优于一般硬质合金刀具，但是刀具使用寿命任然难以和硬质合金刀具相当，尤其是TiC基硬质合金刀具的耐磨性和使用寿命不理想，无法满足市场需求。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的TiC基硬质合金刀具的耐磨性和使用寿命不理想，无法满足市场需求。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种轻质高强度硬质合金材料及其制备方法。

本发明是这样实现的，一种轻质高强度硬质合金材料及其制备方法，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。

本发明的另一目的在于提供一种轻质高强度硬质合金材料的制备方法，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。

进一步，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。

进一步，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。