[发明专利]梯度结构的超细硬质合金及其制备工艺

权利要求书

1. 一种梯度结构的超细硬质合金，该超细硬质合金是以Co、Ni、Fe中一种或几种金属元素作为粘结相，以WC和立方相化合物作为硬质相，所述立方相化合物为过渡金属Ti、Ta、Nb的碳化物和/或碳氮化物，所述粘结相的含量为4wt.%～12wt.%，所述立方相化合物的含量为0.4wt.%～1.2wt.%，其余主要为WC；其特征在于：所述超细硬质合金设有表层梯度结构，所述表层梯度结构中富集有粘结相但几乎不含所述的立方相化合物，所述表层梯度结构中的Co平均含量为所述超细硬质合金中标称Co含量的1～2倍；所述硬质相中WC的平均粒度为0.6μm～1.0μm，所述立方相化合物的平均粒度为WC的0.5～1.5倍。

2. 根据权利要求1所述的梯度结构的超细硬质合金，其特征在于：所述硬质相中WC的平均粒度为0.8μm～1.0μm。

3. 根据权利要求1所述的梯度结构的超细硬质合金，其特征在于：所述立方相化合物的粒度为WC粒度的0.8～1.2倍。

4. 根据权利要求1所述的梯度结构的超细硬质合金，其特征在于：所述表层梯度结构中的Co平均含量为所述超细硬质合金中标称Co含量的1～1.5倍。

5. 根据权利要求4所述的梯度结构的超细硬质合金，其特征在于：所述表层梯度结构的厚度为10μm～50μm。

6. 根据权利要求1所述的梯度结构的超细硬质合金，其特征在于：所述立方相化合物的含量为0.4wt.%～1.0wt.%，且其中Ti/（Ti+Ta+Nb）的原子比介于0.3～0.8之间。

7. 根据权利要求1所述的梯度结构的超细硬质合金，其特征在于：所述超细硬质合金中的N/Ti的原子比介于0.1～0.5之间。

8. 一种梯度结构的超细硬质合金的制备工艺，所述制备工艺包括原料配制、球磨混合、压制成型和烧结四个步骤，所述烧结步骤依次包括升温烧结、保温烧结和烧结冷却三个阶段，其特征在于：

所述升温烧结是指：将所述压制成型后的粗坯置于真空环境下，烧结至1100℃～1300℃，在该首次控温区间保温5min～60min，然后继续升温至1340℃～1370℃，再通入20mbar～80mbar惰性气体，在惰性气体保护下烧结至1410℃～1450℃；

所述保温烧结是指：在上述烧结至1410℃～1450℃温度后，通入10mbar～100mbar的氮气，保温30min～90min；

所述烧结冷却是指：在上述保温烧结阶段结束后，在原有的氮气气氛下先冷却至1300℃～1100℃的冷却温区，最后在氢气气氛下冷却至室温。

9. 根据权利要求8所述的梯度结构的超细硬质合金的制备工艺，其特征在于：在所述升温烧结阶段，所述首次控温区间控制在1150℃～1250℃，该首次控温区间的保温时间为20min～40min。

10. 根据权利要求8或9所述的梯度结构的超细硬质合金的制备工艺，其特征在于：在所述烧结冷却阶段，所述冷却温区控制在1250℃～1200℃。