[发明专利]硬质表面结构、包括该硬质表面结构的本体及其制备方法

权利要求书

1.一种本体，其包括钢质基体和熔融至所述钢质基体的硬质表面结构，其中所述硬质表面结构包括至少1％重量比的硅、至少5％重量比的铬和至少40％重量比的钨，所述硬质表面结构的剩余部分基本上由铁族金属M和碳C组成，M选自Fe，Co和Ni或其合金；所述硬质表面结构包括多个延长的或片状的且平均长度至少1微米的微结构、多个平均尺寸小于约200纳米的纳米颗粒以及粘合剂材料；所述微结构包括多于1％重量比的铬和分子式为M_xW_yC_z的相，其中，x的范围为从1至7，y的范围为从1至10，以及z的范围为从1至4；所述纳米颗粒包括多于20%重量比的钨、金属M和碳C；所述粘合剂材料包括多于3%重量比的钨、多于2％重量比的铬，多于0.5％重量比的硅、金属M和碳C。

2.如权利要求1所述的本体，其中所述微结构包括区域，所述区域为片状，具有两个主要尺寸和一个次要尺寸，所述次要尺寸限定厚度，所述厚度为至少0.5微米。

3.如权利要求1或2所述的本体，其中所述微结构包括至少约0.1％重量比的硅。

4.如前述权利要求中的任何一项所述的本体，其中所述纳米颗粒包括至少0.1％重量比的硅。

5.如前述权利要求中的任何一项所述的本体，其中所述硬质表面结构包括0.5至100微米的硅化钨晶粒。

6.如前述权利要求中的任何一项所述的本体，其中所述纳米颗粒包括至少0.5％重量比的铬。

7.如前述权利要求中的任何一项所述的本体，其中所述纳米颗粒包括一化合物，该化合物包括Si、W及Fe。

8.如前述权利要求中的任何一项所述的本体，其中所述纳米颗粒包括硅化钨。

9.如前述权利要求中的任何一项所述的本体，其中所述纳米颗粒包括Si₂W。

10.如前述权利要求中的任何一项所述的本体，其中所述微结构是树枝状形式。

11.如权利要求10所述的本体，其中在Murakhami试剂中刻蚀从3秒到6秒的时间段后，所述微结构具有黄色或棕色的颜色。

12.如前述权利要求中的任何一项所述的本体，其中所述硬质表面结构具有至少约800HV10的维氏硬度。

13.如前述权利要求中的任何一项所述的本体，其中所述硬质表面结构具有至少约20MPa.m^1/2的帕尔姆克维斯特(Palmquist)断裂韧性。

14.如前述权利要求中的任何一项所述的本体，其包括钢质基体和通过一中间层熔融至所述钢质基体的硬质表面结构，所述中间层的厚度为至少1微米且至多100微米；所述中间层通过下面方法形成，所述方法包括熔融邻近硬质表面的钢质基体并与硬质表面结构材料相互混合；所述中间层包括分子式为M_xW_yC_z的树枝状或片状的微结构，其中，x的范围为从1至7，y的范围为从1至10，以及z的范围为从1至4；微结构包括多于1％重量比的铬和多于0.5％重量比的硅。

15.如前述权利要求中的任何一项所述的本体，其用于路面或岩石分解。

16.如权利要求15所述的本体，包括一尖端，所述尖端包括多晶金刚石材料。

17.一种制备如权利要求1至14中的任一项所述的本体的方法，所述方法包括：使前驱体材料与钢质基体接触，所述前驱体材料包括WC晶粒、范围为从0.1%重量比至10%重量比的硅，以及范围为从0.1%重量比至10%重量比的铬，以及金属M；并且（前驱体材料）具有至高为1280摄氏度的液相线温度；加热前驱体材料达到至少1300摄氏度的温度并保持一控制的时间段，从而允许所述前驱体材料与钢质基体反应和熔融。

18.如权利要求17所述的方法，其中所述前驱体材料被包括在糊剂、粉末或颗粒中。