[发明专利]一种表面具有双层梯度结构的硬质合金及其制备方法

权利要求书

1.一种表面具有双层梯度结构的硬质合金，其特征在于：所述硬质合金从外到里包括第一梯度层、第二梯度层、芯部；所述第一梯度层不含立方相，所述第二梯度层含有立方相，所述芯部含有立方相；所述第一梯度层和第二梯度层中粘接相的含量分别高于和低于硬质合金中粘接相的平均含量；

所述硬质合金由WC、Co、立方相组成；所述立方相包括富Ti立方相和富Zr/Hf立方相；

所述第一梯度层中仅含有WC和Co两相，不含立方相且Co含量高于硬质合金中Co的平均含量；

所述第二梯度层由WC、Co和立方相构成；所述第二梯度层的Ti含量高于硬质合金中Ti的平均含量，而Co、Zr/Hf的含量分别低于硬质合金中Co、Zr/Hf的平均含量。

2.根据权利要求1所述的一种表面具有双层梯度结构的硬质合金，其特征在于；所述硬质合金以质量百分比包括下述组分：

Co：6‐12％；

Ti：1‐5％；

Ta：0‐5％；

Nb：0‐5％；

Zr/Hf：1.5‐4.5％；

N：0.08‐0.3％，

余量为WC。

3.根据权利要求1所述的一种表面具有双层梯度结构的硬质合金，其特征在于：

所述第一梯度层的厚度为3‐70μm，所述第二梯度层的厚度为3‐70μm；

所述硬质合金由WC、Co、立方相组成；所述立方相包括富Ti‐(Ta/Nb)立方相和富Zr/Hf立方相；

所述第一梯度层中仅含有WC和Co两相，不含立方相且Co含量高于硬质合金中Co的平均含量；

所述第二梯度层由WC、Co和立方相构成；所述第二梯度层的Ti‐(Ta/Nb)含量高于硬质合金中Ti‐(Ta/Nb)的平均含量，而Co、Zr/Hf的含量分别低于硬质合金中Co、Zr/Hf的平均含量。

4.根据权利要求3所述的一种表面具有双层梯度结构的硬质合金，其特征在于：

所述第一梯度层Co含量为硬质合金平均Co含量的1.5‐3倍；第二梯度层中Co含量为硬质合金平均Co含量的0.5‐0.9倍，第二梯度层中Ti‐(Ta/Nb)含量为整个硬质合金质量的3‐12％，Zr/Hf含量为整个硬质合金质量的0.5‐4％。

5.一种制备权利要求1‐4任意一项所述的表面具有双层梯度结构的硬质合金的方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤一

按设计组分配钨源、钴源、钛源、钽源、铌源、锆源、铪源、 碳源；

步骤二

将配取的原料加入球磨机中进行湿磨后经干燥、压制成型处理得到压坯；对压坯两段烧结，得到表面具有双层梯度硬质合金；所述两段烧结为：首先在真空气氛下进行真空烧结，当炉温升至950‐1050℃时通入氮气并升温至1350‐1385℃进行烧结，然后再抽真空并通入氩气，接着升温至1450‐1475℃保温烧结，得到表面具有双层梯度结构的硬质合金。

6.根据权利要求5所述的一种表面具有双层梯度结构的硬质合金的制备方法，其特征在于：

所述钨源为WC粉、碳化钨钛粉中至少一种与单质钨粉所组成的混合物；

所述钴源选自Co粉；所述钛源选自碳化钨钛粉、碳化钛粉、氮化钛粉、碳氮化钛粉中的至少一种；

所述钽源选自碳化钽粉、碳化钨钽粉、碳化钨钛钽粉中的至少一种；

所述铌源选自碳化铌粉、碳化钨铌粉、碳化钨钛铌粉中的至少一种；

所述锆源选自碳化锆粉，碳化钛锆粉中的至少一种；

所述铪源选自碳化铪粉，碳化钛铪粉中的至少一种；

所述碳源由WC粉、碳化钛粉末、碳化钨钛粉、碳氮化钛粉、碳化钽粉、碳化铌粉、碳化锆粉、碳化铪粉及碳粉提供。

7.根据权利要求6所述的一种表面具有双层梯度结构的硬质合金的制备方法，其特征在于：

所述WC粉的粒度为3‐6μm；所述碳化钨钛粉的粒度为1‐4μm；所述钴粉的粒度为0.8‐2μm；所述碳氮化钛粉的粒度为1‐4μm；所述碳化钽粉的粒度为1‐4μm；所述碳化铌粉的粒度为1‐4μm；所述的碳化锆粉的粒度为1‐4μm；所述碳化铪粉的粒度为1‐4μm；所述碳化钛粉与氮化钛粉的粉末粒度均为1‐4μm；所述单质钨粉的粒度为1‐4μm。