[发明专利]碳化钨－碳化钛－碳化钽固溶体粉末

说明书

技术领域：

本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种碳化钨-碳化钛- 碳化钽固溶体粉末(TRC-33)。

背景技术：

众所周知：高性能硬质合金刀具是工业发达国家致力于研究和发 展的重要课题，是现代工业的牙齿，是衡量一个国家工业水平的重要 依据，硬质和超硬材料是国家重点支持发展的新材料，作为硬质和超 硬材料、难加工金属材料的加工材料，其重要性显而易见，我国的高 性能硬质合金刀具材料，特别是数控刀具材料现在基本上依赖进口， 不仅价格昂贵，而且诸多方面还受到了限制，对我国工业现代化进程 造成很大影响。

发明内容：

本发明的目的是根据上述不足之处，而研制一种碳化钨-碳化钛 -碳化钽固溶体粉末(TRC-33)，大量的实验证明在硬质合金材料 生产过程中加入TRC，改善硬质合金的性能，保证产品的优质性。 在硬质合金材料中加入TaC能改善硬质合金的性能，生产出优 良的切钢弹号。然而TaC的良好效果只有在它与WC形成固溶体时 才能达到，在WC-TiC-Co合金中加入纯TaC对其性能没有多大的 作用，这是因为合金材料的烧结温度低于碳化固溶温度，因而无法以 获得完全的固溶体。

在800℃以前TiC的硬度大于TaC，而在800℃以后，则TaC大 于TiC。

所以在WC-TiC-Co合金材料中加入TaC有利于提高合金材料 的高温硬度，即合金材料的红韧性提高。

TiC与TaC具有相同的晶体结构，能形成连续固溶体，WC也可 以较好溶于这种连续固溶体之中。在WC-TiC-TaC系列之中，TaC 越多，WC溶解TiC-TaC中的溶解度越小。当然，WC在复式碳化 物中的溶解度也随着温度降低而减小。在烧结温度下，WC在TiC中 的溶解度为70％左右，在TaC中的溶解度为10％左右。因此WC在 TiC-TaC中的溶解度有限。所以要制备WC-TiC-TaC 100％的固溶 体，WC、TiC、TaC三者的比例是非常关键的技术参数。

WC-TiC-Co合金主要用于加工钢材(如碳素钢、合金钢)等 长屑材料的切削加工。添加少量的TaC后，即成为WC-TiC-TaC -Co合金，其使用性能得到相当的改善，不但可以切削钢材，而且 可以加工铸铁和有色金属。特别是针对某些难加工材料或者其它特殊 材料的切削加工，如高强度合金钢、耐热合金钢、合金铸铁等材料的 加工，这类合金起着很大的作用，由于添加少量TaC，使这类的高温 性能得到改善，抗氧化性能有所提高，切削性能大幅度提高。可以适 应各种被加工材料的切削加工，因此通常又把此类合金称做通用合 金。

国外多采用WC、TiO₂、Ta₂O₅和碳黑粉混合后将其碳化形成固 溶体，前苏联则用Ta粉做原料。我国大多采用WC、TaC、TiO₂和碳 黑混合，然后碳化形成固溶体。长沙伟晖公司则采用独创的TRC- 33的制备工艺来合成WC-TiC-TaC固溶体。所制造出的WC-TiC -TaC固溶体具有固溶度高、颗粒细、纯度高等特点。经过多数用户 使用证明。利用该工艺生产的WC-TiC-TaC固溶体具有良好的使 用性能，达到世界一流水平，且生产成本大大低于国外同类产品，具 有很大的推广应用前景。

本发明是这样实现的，该产品是采用金属单体或氧化物为原料， 并根据需要配入碳黑(C)量。并加入0.5-1.5％醛类物质作为碳化 促进剂，碳化反应和碳化物的固溶反应是在碳管炉中进行，反应温度 较常规生产中的反应温度低300℃，一次性获得金属碳化物或金属碳 化物固溶体纯度≥99％的产品，产品固溶度≥99％，产品粒度降低至 ＜1.5μm，降低了产品能耗，提高效率。

本发明的TRC-33固溶体组成如下：按重量百分比

WC 45％-Tic 22％-TaC33％，在这种比例下，能够制备WC -TiC-TaC 100％的固溶体，该TRC-33固溶体，用X光衍射检验， 表明为单相，固溶度100％。

制作工艺：