[发明专利]一种含Ni3Al的WC-Co硬质合金

说明书

为了改善WC‑Co硬质合金的硬度、耐磨性，研制了一种含Ni₃Al的WC‑Co硬质合金。采用中粗WC粉末、粗颗粒WC粉末、普通Co粉和预合金粉末WC+Ni₃Al为原料，Ni₃Al的添加能够提升硬质合金的力学性能。其作用机理为Ni₃Al的添加能够有效抑制烧结过程中合金晶粒的长大，并能够细化硬质合金中的晶粒。所制得的含Ni₃Al的WC‑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Ni₃Al的WC-Co硬质合金。

背景技术

WC-Co硬质合金以其硬度高、红硬性高、抗压强度高、耐磨性好，耐蚀性与抗氧化性良好，广泛应用于切削刀具、矿用工具、模具、量具、耐磨零件以及机械密封等工业领域，被称为“现代工业的牙齿”。WC-Co硬质合金占整个硬质合金产品的一半以上，具有非常突出的地位。随着各种精密仪器、模具、刀具及电子通信技术的飞速发展，对WC-Co硬质合金的性能要求越来越高。

硬质合金属于脆性材料，硬度和强度即耐磨性和韧性之间的矛盾一直是困扰其发展的主要因素。如何有针对性地依用途研究或开发高性能材料是该领域的研究热点。

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Ni₃Al的WC-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Ni₃Al的WC-Co硬质合金的制备原料包括：粒径为4μm的中粗WC粉末、粒径为10μm的粗颗粒WC粉末、粒径为1.5μm的普通Co粉和粒径为20μm的预合金粉末WC+Ni₃Al。

含Ni₃Al的WC-Co硬质合金的制备步骤为：将粉末原料按实验设计方案进行称重、配料，随后加入硬质合金球磨机中进行球磨，球磨时间为24h，球磨介质为无水乙醇，球料比为4∶1，经干燥、过筛、压制等工序后，采用低压烧结工艺将粒料制备成5.25mm×6.5mm×20mm尺寸的合金试样条，烧结温度为1327℃，保温时间为1h，烧结压力为6MPa。烧结后，按要求把试样进行切割，磨削和抛光后制备出金相试样。

含Ni₃Al的WC-Co硬质合金的检测步骤为：显微组织采用带能谱仪的扫描电镜下进行观察，形貌特征透射电镜在高倍条件下观察。

所述的含Ni₃Al的WC-Co硬质合金，Ni₃Al的添加能够提升硬质合金的力学性能。其作用机理为Ni₃Al的添加能够有效抑制烧结过程中合金晶粒的长大，并能够细化硬质合金中的晶粒。

所述的含Ni₃Al的WC-Co硬质合金，由于WC-Co-Ni₃Al具有与WC-Co硬质合金中WC晶粒相似的生长行为，延长烧结时间后，WC-40vol%(Co-Ni₃Al)硬质合金中WC晶粒表面出现的台阶出现明显的刻面化。

本发明的有益效果是：

采用中粗WC粉末、粗颗粒WC粉末、普通Co粉和预合金粉末WC+Ni₃Al为原料，经过配料、球磨、干燥、制粒、成形、烧结工艺成功制备了具有优异力学性能的含Ni₃Al的WC-Co硬质合金。其中，Ni₃Al的添加能够细化硬质合金内部晶粒，使内部晶粒平均尺寸减小，这是制成的硬质合金力学性能提升的根本。所制得的含Ni₃Al的WC-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提供一种新的生产工艺。