[发明专利]一种WC/VCx

说明书

一种WC/VC_X硬质材料及其制备方法和应用，属于硬质材料及特种化合物制备技术领域。本发明提供了一种WC/VC_X硬质材料，VC_X中0.4≤X≤0.6。还有其制备方法：(1)将VC_X预制粉与WC粉混合，氩气下与磨球一同装入球磨罐中；(2)安装在球磨机上球磨混合，停机后在氩气下取出混合料；(3)装入模具中预压成型，保持压力后泄压、脱模，制备成坯料；(4)装入模具中，烧结机上热压烧结，自然冷却至60℃以下取出，得到样品。本发明以非化学计量比VC_X和商用WC为前驱体，合成了WC‑VC_X复合硬质材料；改善了硬质材料的脆性，提高了硬质材料的硬度和耐热性，降低了烧结温度和块体材料的密度。

技术领域

本发明属于硬质材料及特种化合物制备技术领域，具体涉及一种WC/VC_X硬质材料及其制备方法和应用。

背景技术

WC基硬质合金因其特殊的耐磨蚀、高硬度，以及优异的断裂韧性和抗压强度被广泛应用于现代科技各个领域。WC硬质合金是以WC为主要成分，添加金属粘结剂(Co，Ni或FeNi合金等)经烧结而成的粉末冶金材料。硬质合金又被称作“工业的牙齿”，具有高硬度、高韧性、耐磨损等一系列优异的特点。一般情况下，WC-Co硬质合金是通过液相烧结制备的，烧结温度要高于Co的熔点，因此粉末颗粒在溶解-再沉淀过程中会发生晶粒粗化，由此获得的WC-Co硬质合金的晶粒尺寸较大，从而使WC-Co的机械性能下降。另外，大量金属粘结剂的引入势必会造成硬质合金高温性能以及耐腐蚀性能的严重下降。因此，以硬度、耐热性及膨胀系数相近的共价键化合物替代Co可能有更好的表现。

共价键化合物作为WC基复合材料的粘结剂已经被广泛研究，例如TiC，TaC，ZrO₂等。由于过渡族金属化合物之间能够发生互扩散，加入TiC和TaC后，WC基体中会形成(W,Ti,Ta)C固溶体，能够促进WC的致密化。然而由于共价键粘结剂强方向键、难烧结的特性，WC基复合陶瓷的烧结温度通常较高，并且共价键粘结剂的添加对WC韧性的改善并不理想，甚至一些难熔金属共价键化合物的引入反而会降低WC的机械性能。本发明以非化学计量比VCX和商用WC为前驱体，合成了WC-VCX复合硬质材料。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于设计提供一种WC/VC_X硬质材料及其制备方法和应用。本发明采用自制的非化学计量比VC_X作为结合剂，与WC混合，通过固态烧结，制备CW/VC硬质材料。提高了硬质材料的韧性，降低烧结温度，并保留或提高了硬质材料的硬度。本发明获得的烧结体硬度高于23.6～26.2GPa，韧性达到7.7～9.5MPa·m^1/2。

一种WC/VC_X硬质材料，其特征在于所述VC_X中0.4≤X≤0.6。

所述的一种WC/VC_X硬质材料，其特征在于所述WC/VC_X硬质材料是通过5～15％质量比的VC_X预制粉与5～95％质量比的WC粉在1650～1850℃条件下烧结得到的。

所述的一种WC/VC_X硬质材料，其特征在于所述VC_X预制粉通过反应球磨方法制备得到。

一种所述的WC/VC_X硬质材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(2)将VC_X预制粉与WC粉混合，在氩气环境条件下与磨球一同装入球磨罐中；

(2)将步骤(1)得到的球磨罐安装在球磨机上进行球磨混合，停机后在氩气环境下开罐取出混合料；

(3)将步骤(2)得到的混合料装入模具中在室温下预压成型，保持压力后泄压、脱模，制备成坯料；