[发明专利]铁路捣固镐用细颗粒耐磨硬质合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于铁路捣固镐用硬质合金制备技术领域，特别涉及含稀土添加剂的细颗粒耐磨硬质合金及其制备方法。

背景技术

本发明涉及的耐磨硬质合金是用于铁路捣固镐，采用机械复合与焊接的方法与捣固镐连接。铁路捣固镐是铁路捣固车的关键部件，捣固车在作业过程中，捣固镐在液压装置的驱动下，插入路基石碴中，通过高频振动，增加道床的密实度，提高轨道的稳定性。捣固镐插入道床的瞬间要承受很大的冲击力，振动过程中石碴对镐掌产生强烈的摩擦，因此要求捣固镐要有足够的抗冲击能力和较高的耐磨性。

钨钴类（YG）硬质合金，是以WC为骨架材料，Co为粘结剂的硬质合金。细颗粒YG类硬质合金的硬度和强度比含钴量相同的一般YG类硬质合金要高很多，硬度一般在90～93HRA，抗弯强度为2000～3500MPa，具有高硬度、高强度、耐磨损、抗腐蚀等优点。

稀土的添加会减少烧结时液相的量，相应地减少WC晶粒重结晶的过程，抑制了WC晶粒的长大。另外，稀土与硬质合金内的O、S等杂质形成难溶化合物，净化了WC-Co的界面并且改善其浸润性，有利于消除空隙、细化晶粒、净化界面，从而使硬质合金的抗弯强度有很大提高，硬度略有改善。因此复合稀土的添加可以细化WC晶粒、提高立方钴相含量和消除不连续长大的粗晶WC颗粒，而且还可以增加硬质合金制品的宏观应力，因此可显著提高细颗粒硬质合金的强度和韧性。

深冷处理可提高细颗粒硬质合金的矫顽磁力，摩擦磨损能力，从而延长捣固镐头的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的用于铁路捣固镐的含稀土添加剂的细颗粒WC-Co硬质合金及其制备方法，该方法制备的细颗粒硬质合金具有较高的耐磨损性能和抗冲击性能，细颗粒硬质合金硬度最高可达HRA93，抗弯强度最高可达3200N/mm²。

含稀土添加剂的细颗粒YG类硬质合金，其特征在于硬质合金的组分为：WC硬质相的重量占硬质合金的83%~94%，Co粘结相的重量占硬质合金的6%~15%，含稀土的混合添加剂总量占硬质合金的0.6%~2.0%。

所述的各组分原料粉末粒度为：WC粉粒度为0.2~0.4μm，Co粉粒度为0.8~1μm，晶粒长大抑制剂粒度为1~1.5μm ，各稀土添加剂粒度为2~3μm。

所述晶粒长大抑制剂为VC、Cr₃C₂、TaC中的一种或几种复合组成。

所述稀土添加剂由La、Ce、Nd、Sm、Y中的一种或几种复合组成；或者由La₂O₃、CeO₂、Nd₂O₃、Sm₂O₃、Y₂O₃中的一种或几种复合组成。

所述的晶粒长大抑制剂，稀土添加剂与原料粉末混合球磨前，先与Co粉混合球磨48h，以达到细化晶粒的目的。

含稀土添加剂的细颗粒YG类硬质合金的制备方法，其特征在于，该方法步骤为：

（1）、按重量百分比称量各种粉末原料后，将配制好的粉末原料放入高能球磨机中研磨，球料比为5~10:1，以酒精作为球磨介质，加入石蜡，球磨24~100h；

（2）、球磨后干燥、制粒成流动性良好的混合粉末；

（3）、将混合料模压成型，压强为：100~400MPa ，检验压坯是否合格；

（4）、将合格的压坯装入真空脱蜡烧结一体炉中预烧结，在1200℃~1250℃保温30~60min，再进行热等静压（HIP）后续烧结,在1360℃~1400℃保温60~100min；

（5）、最后以每小时降低50℃~80℃的速度降温至-170℃~-196℃，保温10~20h，再以每小时升温50℃~80℃的速度升至室温，得到细颗粒耐磨硬质合金。

本方法制备的硬质合金深冷处理前后的机械性能比较见表1。

本发明的有益效果为：