[发明专利]一种含碳化物抑制剂的WC-2．5TiC-10Co超细晶硬质

说明书

为了改善WC‑Co硬质合金的硬度、耐磨性，制备了一种含碳化物抑制剂的WC‑2．5TiC‑10Co超细晶硬质。采用WC粉末、TiC粉末、Co粉末、Cr₃C₂、VC、TaC、NbC纳米粉末为原料，碳化物的添加能够抑制晶粒在烧结过程中的长大现象，使硬质合金具有更均匀的内部结构及更高的致密度。添加碳化物所制备的硬质合金，其致密度可达到99%以上。所制得的含碳化物抑制剂的WC‑2.5TiC‑10Co超细晶硬质，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‑10Co超细晶硬质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，尤其涉及一种含碳化物抑制剂的WC-2.5TiC-10Co超细晶硬质。

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硬质合金中WC相硬度极高，且粘结相Co对碳化物的润湿性非常好(润湿角为0°)，WC与Co良好的兼容性使得WC-Co硬质合金具有优良的综合性能。WC-Co硬质合金也被誉为“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。

超细硬质合金是WC晶粒度≤0.5μm的硬质合金，这类合金因具有高强度和高硬度等优异性能而成为高效精密刀具的理想材质，也是硬质合金的发展方向。超细硬质合金在烧结过程中WC晶粒会迅速长大，随着晶粒的长大，合金机械强度降低，粗大的WC晶粒会导致合金断裂。为了控制WC晶粒的异常长大，VC和Cr₃C₂是经常使用的晶粒生长抑制剂。

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，设计了一种含碳化物抑制剂的WC-2.5TiC-10Co超细晶硬质。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

含碳化物抑制剂的WC-2.5TiC-10Co超细晶硬质的制备原料包括：直径为1.2mm的WC粉末，直径为0.5mm的TiC粉末，直径为0.3mm的Co粉末及Cr₃C₂、VC、TaC、NbC纳米粉末。

含碳化物抑制剂的WC-2.5TiC-10Co超细晶硬质的制备步骤为：将原料粉末按照实验设计方案进行配料，然后加入到硬质合金罐中进行球磨，球磨分散介质为无水酒精和液体石蜡，球料比为10：1，球磨机转速为350r/min，球磨时间为30h。为了避免在高能球磨过程中产生巨大的热量导致温度升高，因此将环境温度设为-10℃。将球磨后的粉料进行干燥处理，倒入内径为50mm的石墨模具中进行压制成形，冷压后再把模具放入真空热压炉中，抽真空至1.0×10^-2Pa后升温，升温速率10℃/min。采用的热压温度为1410℃，压力为20MPa，并保温保压1h，随后炉冷。

含碳化物抑制剂的WC-2.5TiC-10Co超细晶硬质的检测步骤为：硬度检测采用KB3000万能硬度计，抗弯强度采用Instron3液压伺服万能材料实验机，物相分析采用XD5型X射线衍射仪，微观组织采用Supra35场发射扫描电镜。

所述的含碳化物抑制剂的WC-2.5TiC-10Co超细晶硬质，球磨工艺能够显著减小原料粉末的粒径，这为制备高性能的超细WC-Co硬质合金提供了基础。因为，随着原料粉末粒度的增加，硬质合金的性能会降低。而且，粒度较小的粉末也很难获得。

所述的含碳化物抑制剂的WC-2.5TiC-10Co超细晶硬质，碳化物的添加能够抑制晶粒在烧结过程中的长大现象，使硬质合金具有更均匀的内部结构及更高的致密度。添加碳化物所制备的硬质合金，其致密度可达到99%以上。