[发明专利]具有设计的坚硬表面的功能梯度碳化钨硬质合金及其制备方法

权利要求书

1.一种制备功能梯度碳化钨硬质合金材料的方法，所述方法包括：

获得包括碳化钨和金属粘合剂的已烧结好的碳化钨硬质合金材 料；

经两步或三步控制的扩散方法在一定的温度下热处理所述已烧结 好的碳化钨硬质合金材料，所述热处理包括：

第一步在渗碳气氛和液相线温度以上的第一温度执行，在液 相线温度以上的温度时固体碳化钨与液体金属粘合剂相共存；

第二步在渗碳气氛和比第一步温度低的第二温度范围下执 行，在该温度时固体碳化钨、液体金属粘合剂相和固体金属粘合 剂相共存；

任选的第三步在脱碳气氛和比第二温度范围低的第三温度下 执行，在该温度时所有的金属粘合剂相都以固态存在；且

在预定时间处冷却热处理后的碳化钨硬质合金材料，以使得所述 功能梯度碳化钨硬质合金中表面层的金属粘合剂含量低于所述功能梯 度碳化钨硬质合金的主体中金属粘合剂含量，

其中在所述热处理前，所述已烧结好的碳化钨硬质合金材料中没 有复杂碳化物或η相。

2.如权利要求1所述的方法，其中获得已烧结好的碳化钨硬质合 金材料包括从合适的商业来源获得已烧结好的碳化钨硬质合金材料。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述获得所述已烧结好的碳化 钨硬质合金材料包括：

制备包括碳化钨粉末和金属粘合剂粉末的粉末混合物；

压制所述粉末混合物；且

烧结所述压制的粉末混合物。

4.如权利要求1所述的方法，其进一步包括在所述热处理前预处 理，其中所述已烧结好的材料被脱碳或渗碳。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述已烧结好的材料含有亚化 学计量的碳含量。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述已烧结好的材料含有化学 计量的碳含量。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述已烧结好的材料含有超化 学计量的碳含量。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述金属粘合剂是钴、镍、铁 或其合金。

9.如权利要求1所述的方法，其中所述热处理是第一步和第二步 组成的两步方法。

10.如权利要求1所述的方法，其中所述热处理是三步方法。

11.如权利要求1所述的方法，其中所述热处理在相同的炉内进 行，且不用从所述炉移出所述材料，无论所述热处理是两步或三步方 法。

12.如权利要求1所述的方法，其中所述已烧结好的碳化钨硬质合 金进一步包括钛、钽、铬、钼、铌、钒、其碳化物、其氮化物和其碳 氮化物中的至少一种。

13.如权利要求1所述的方法，其中所述功能梯度碳化钨硬质合金 没有石墨。

14.如权利要求1所述的方法，其中所述功能梯度碳化钨硬质合金 没有η相或钨和过渡金属粘合剂的其他复杂碳化物。

15.一种功能梯度碳化钨硬质合金材料，其由权利要求1所述的方 法制备。

16.如权利要求15所述的功能梯度碳化钨硬质合金材料，所述功 能梯度碳化钨硬质合金材料包括坚硬的表面层和坚韧的核心，其中使 用在1至50千克负载下的标准维氏硬度测试方法，所述表面层的硬度 高于所述材料的中心的硬度至少30维氏硬度数。

17.如权利要求15所述的功能梯度碳化钨硬质合金材料，其中所 述表面的金属粘合剂含量小于95％的所述额定值。

18.如权利要求15所述的功能梯度碳化钨硬质合金材料，其中所 述表面层的厚度大于10微米。

19.如权利要求15所述的功能梯度碳化钨硬质合金材料，其中所 述功能梯度碳化钨硬质合金材料没有石墨。

20.如权利要求15所述的功能梯度碳化钨硬质合金材料，其中所 述功能梯度碳化钨硬质合金没有η相或钨和过渡金属粘合剂的其他复 杂碳化物。