[发明专利]一种含(V;Ti)(C;N)固溶体粉末的WC-8%Co硬质合金

说明书

为了改善WC‑Co硬质合金的硬度、耐磨性，制备了一种含(V,Ti)(C,N)固溶体粉末的WC‑8%Co硬质合金。采用WC、Co、TiO₂、碳黑粉末为原料，(V，Ti)(C，N)粉末的添加能提升硬质合金的力学性能。其作用机理为(V，Ti)(C，N)粉末的添加能够抑制硬质合金晶粒在烧结过程中的异常长大，达到细化晶粒、提高致密化的作用。所制得的含(V,Ti)(C,N)固溶体粉末的WC‑8%Co硬质合金，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。本发明能够为制备高性能的WC‑8Co硬质合金提供一种新的生产工艺。

所属技术领域

本发明涉及一种硬质合金材料，尤其涉及一种含(V,Ti)(C,N)固溶体粉末的WC-8%Co硬质合金。

背景技术

硬质合金是由1种或多种高硬度、高模量的间隙化合物(通常是WC与过渡金属Fe、Co、Ni或其合金)组成的复合材料，WC-Co硬质合金由于其高硬度、高强度和高耐磨性等一系列优良性能而被广泛地应用在机械加工、矿山开采、军工及冶金等行业。WC-Co硬质合金被誉为“工业的牙齿”，如何有针对性的依用途研究或开发高性能材料是该领域的研究热点。

在粘结相含量一定的情况下，当WC晶粒度减少到1.0μm以下时，硬质合金的硬度、强度均有提高，应用领域更为广泛。随着晶粒的长大，合金机械强度降低，粗大的WC晶粒还会导致合金断裂。然而在烧结过程中如果不能有效抑制WC晶粒长大，合金的强度与韧性明显下降。因此，制备出适当粒径的硬质合金粉末就显得至关重要。

发明内容

本发明的目的是为了改善WC-Co硬质合金的硬度、耐磨性，设计了一种含(V,Ti)(C,N)固溶体粉末的WC-8%Co硬质合金。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

含(V,Ti)(C,N)固溶体粉末的WC-8%Co硬质合金的制备原料包括：粒径为1.4μm的WC粉末、粒径为1.3μm的Co粉末、粒径<100nm的TiO₂、粒径为80nm的碳黑。

含(V,Ti)(C,N)固溶体粉末的WC-8%Co硬质合金的制备步骤为：将原料粉末按实验设计方案进行称量配料，随后将配好的混合料放入聚氨酯乙烯球磨罐中进行球磨，球磨时间为12h，球磨介质为无水乙醇，球料比为8：1。将湿磨后的浆料干燥、掺胶，然后进行制粒。将制备好的粉末在液压机上压制成型，将制好的压坯放在低压烧结炉内1450℃进行烧结，保温30min。最后，将烧结毛坯粗磨至30mm×5mm×5mm尺寸。

含(V,Ti)(C,N)固溶体粉末的WC-8%Co硬质合金的检测步骤为：抗弯强度测试按照采用GB/T3851-1983，维氏硬度采用维氏硬度计，断裂韧性采用压痕法，显微形貌采用SEM、BSE-SEM。

所述的含(V,Ti)(C,N)固溶体粉末的WC-8%Co硬质合金，(V，Ti)(C，N)粉末的添加能提升硬质合金的力学性能。其作用机理为(V，Ti)(C，N)粉末的添加能够抑制硬质合金晶粒在烧结过程中的异常长大，达到细化晶粒、提高致密化的作用。

所述的含(V,Ti)(C,N)固溶体粉末的WC-8%Co硬质合金，(V，Ti)(C，N)粉末中的Ti元素添加量也会对硬质合金的力学性能产生一定的影响。Ti元素的添加能够提升硬质合金的抗弯强度，但是Ti元素的添加量需要控制在一个精确的范围内。若Ti元素的添加量过多，则会导致合金内部残留过多杂志元素，降低硬质合金物相分布均匀度，降低硬质合金的力学性能。若Ti元素的添加量过少，则对硬质合金抗弯强度的提升不达标。