[发明专利]耐高温氧化高强度Ti3SiC2硬质合金及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及粉末冶金技术，是一种耐高温氧化高强度Ti₃SiC₂硬质合金及其制备工艺。

背景技术

传统概念上的硬质合金是由难熔金属碳化钨为硬质相，金属钴为粘结相的烧结合金材料。WC-Co类硬质合金具有一系列优良性能，其主要是具有较高的硬度和耐磨性，使其在现代工具材料、耐磨材料方面占据重要地位。但是，WC-Co类硬质合金也有自身不足，因为含粘结相Co的硬质合金，抗高温、抗氧化、耐腐蚀性能较差，目前一般硬质合金在700℃以上就开始急剧氧化，高温强度急剧下降，在800℃时氧化的就更加剧烈，使得硬质合金无法使用。从而限制了该类合金在工况领域中的应用，特别是在高温环境中的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐高温氧化高强度Ti₃SiC₂硬质合金及其制备工艺，其合金致密性优良、高硬度、高强度、高导热、耐电腐蚀，并在高温下具有良好塑性、热稳定性和优良的抗氧化性，并具有自润滑能力。

本发明的技术方案：一种耐高温氧化高强度Ti₃SiC₂硬质合金，由碳化钨粉、钴粉和Ti₃SiC₂粉末组成，各自所占质量比：碳化钨粉为72～85％、钴粉为10～20％、Ti₃SiC₂粉末为5～10％。

一种耐高温氧化高强度Ti₃SiC₂硬质合金的制备工艺，步骤如下：

(1)湿磨，将质量比分别是：碳化钨粉为72～85％、钴粉为10～20％、Ti₃SiC₂粉末为5～10％的三种粉末在氩气保护气氛下进行12～72小时的湿磨，湿磨介质为酒精；

(2)造粒，将步骤(1)湿磨后所获得的粉末在干燥器中70～90℃进行干燥、插筛和造粒；

(3)压制，将步骤(2)造粒后的粉末通过冷等静压或机械压制或液压压制成形，压制力为1.25～2.35t/cm2；

(4)烧结，将步骤(3)压制成形的粉末在氩气保护气氛下进行5～10MPa的低压烧结，烧结温度为1380～1500℃，烧结时间为1～2小时，氢气流量30～50SLM，氩气流量35～55SLM；

(5)淬火回火处理，将步骤(4)烧结后的产品进行淬火回火处理；在空气中或真空环境下进行加热时，淬火温度为800～1000℃，油淬处理时间为15～25分钟；或者在真空环境或氩气保护气氛下进行加热时，淬火温度为1100～1280℃，油淬处理时间为15～25分钟；回火温度250～600℃，回火时间2～5小时，最终得到耐高温氧化高强度Ti₃SiC₂硬质合金。

所述的湿磨时每公斤Ti₃SiC₂粉、碳化钨粉、钴粉三种粉末添加0.18～0.47L酒精。

所述的造粒尺寸为40～300目的颗粒。

本发明的耐高温氧化高强度Ti₃SiC₂硬质合金材料，具备良好的强度、硬度、导热性、热冲击、抗氧化尤其高温抗氧化性等优良特性；可承受800～1100℃的高温，高温强度为800～1800N/mm²。Ti₃SiC₂硬质合金材料还具有超低磨擦系数和自润滑性，而超低磨擦系数和自润滑性是加工行业不可或缺的特性之一，所以该材料可广泛应用于高温环境下的重冲击、中振动、挤压行业和其它高温行业，在高温强度领域或常温环境中有着广阔的应用前景。

具体实施方式

本发明的Ti₃SiC₂硬质合金是由碳化钨粉、钴粉和5～10％(质量比)的Ti₃SiC₂粉末，通过粉末冶金工艺制备。

(1)实施例1

成分配比(wt％)：

Ti₃SiC₂粉：5％、碳化钨粉：85％、钴粉：10％；