[发明专利]一种高硬度表层富WC纳米晶梯度硬质合金及其制备方法

权利要求书

1.一种高硬度表层富WC纳米晶梯度硬质合金，其特征在于：所述合金按质量百分比，由下述原料组分制得：

2～10％V(C_1-xN_x)、6～15％Co、0.2～0.8％Cr₃C₂、0～0.5％炭黑、0～6％(Nb,Ta)C、余量为WC，各组分质量百分数之和为100％，其中，x＝0.2～1，

所述合金的芯部组织含量为标称WC和Co含量，表层形成20～50μm厚富WC梯度层，其中，WC晶粒的平均尺寸为80～120nm，梯度层中V(C_1-xN_x)为标称含量的0～0.3倍，不含0；Co含量为标称Co含量的0～0.2倍，不含0。

2.根据权利要求1所述的合金，其特征在于：所述V(C_1-xN_x)为V(C_0.5N_0.5)或VN。

3.根据权利要求1所述的合金，其特征在于：所述合金按下述方法制得：

(1)按原料组分质量百分比进行配料：2～10％V(C_1-xN_x)、6～15％Co、0.2～0.8％Cr₃C₂、0～0.5％炭黑、0～6％(Nb,Ta)C、余量为WC，各组分质量百分数之和为100％，其中，x＝0.2～1；所述原料为WC粉末、V(C_1-xN_x)粉末、Co粉、Cr₃C₂粉末和炭黑粉末；

(2)将上述原料混合后加入湿式球磨机中湿磨，将混合料浆静置10～20h，然后放入真空干燥箱内，在60～100℃保温1～2h，干燥后用40目筛网过筛；

(3)对得到的混合粉末进行放电等离子烧结，制备致密的纳米晶硬质合金块体；

(4)将纳米晶硬质合金块体进行真空热处理，制备得到高硬度表层富WC纳米晶梯度硬质合金。

4.根据权利要求3所述的合金，其特征在于：所述制备合金的原料：所述WC粉末的平均粒度为200nm，所述V(C_1-xN_x)粉末的平均粒度为100～400nm，所述Co粉的平均粒度为1μm，所述Cr₃C₂粉末的平均粒度不大于1μm。

5.根据权利要求3所述的合金，其特征在于：所述步骤(2)中球磨具体方法为：球磨比为6～10:1，球磨介质为无水乙醇，转速为100～200r/min，球磨时间为60～90h。

6.根据权利要求3所述的合金，其特征在于：所述步骤(3)中放电等离子烧结具体方法为：将混合后的粉末装在石墨模具中，烧结压力为40～60MPa，待炉腔真空度达到10^～3Pa后开始加热，以75℃/min升温至800℃后保温3min，然后以100℃/min升温速度升至烧结温度1100℃～1200℃保温5～10min，然后随炉冷却。

7.根据权利要求3所述的合金，其特征在于：所述步骤(4)中，真空热处理的具体方法为：先将真空热处理炉抽真空到压力为10^～1～10^～4Pa，开始升温，升温速度为10～20℃/min，升温到1340～1430℃，保温30min～90min，然后随炉冷却至室温。