[发明专利]一种纳米硬质合金与因瓦合金的烧结连接方法

说明书

本发明公开了一种纳米硬质合金与因瓦合金的烧结连接方法，将WC‑20Co(wt.％)硬质合金粉末和Fe‑36Ni(wt.％)因瓦合金粉末按照体积比为5:1依次装入成型模具中，进行坯料成型并挤压成圆片，然后先低温预热烧结、后高温加热烧结，保证硬质合金烧结中较好的润湿性以及界面反应的完全性，同时获得成形良好的烧结体，控制纳米碳化钨晶粒的快速长大，解决机械连接稳定性差、焊后残余应力大、高温使用性能差和成本高等问题。

技术领域

本发明属于金属焊接与连接技术领域，具体涉及一种纳米硬质合金与因瓦合金的烧结连接方法。

背景技术

现有技术中，将纳米硬质合金与因瓦合金连接主要有：1)通过机械连接，将硬质合金和钢用螺纹、铆接、过盈配合等方法连接在一起；2)用粘结剂将二者粘在一起，但其应用范围小，易在表面生成网状裂纹，且外粘结剂毒性大、危害健康、污染环境、对环境湿度敏感；3)复合铸造法，将硬质合金作为外环，内环用钢；4)钎焊连接；5)加压真空扩散焊。

上述现有技术存在的问题或不足之处在于：用螺纹、铆接、过盈配合等连接方法会造成材料浪费，一般只有工件的关键部位需要用到硬质合金而为了制作出含有机械结构的工件，增加消耗的材料，且加工时间长；同时因螺纹连接处受应力作用造成螺纹磨损，过盈配合因为硬质合金硬度较高，容易涨裂等导致连接处不稳定，从而造成材料的使用次数大大减少，不适用于小型零件，零件越小加工难度越难；复合铸造废品率高、质量不稳定、残余应力大；钎焊连接使用温度低、接头性能差、强度低、残余应力大。

发明内容

为克服现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种纳米硬质合金与因瓦合金的烧结连接方法，解决机械连接稳定性差，焊后残余应力大，高温使用性能差，连接效率低，成本高等问题。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

一种纳米硬质合金与因瓦合金的烧结连接方法，包括以下步骤：

S1、制备WC-20Co(wt.％)硬质合金粉末

将平均粒度为50nm～80nm的碳化钨和钴粉按照质量比为4:1进行湿混搅拌24h后蒸干，得WC-20Co(wt.％)纳米硬质合金粉末；其中所述湿混采用酒精作为溶剂，添加量至少浸没上述混合粉末；

S2、制备Fe-36Ni(wt.％)因瓦合金粉末

将平均粒度为50nm～60nm的铁粉和镍粉按照质量比为16:9进行干混搅拌24h后，得Fe-36Ni(wt.％)因瓦合金粉末；

S3、制备WC-20Co(wt.％)纳米硬质合金和Fe-36Ni(wt.％)因瓦合金坯料

将步骤S1中所得WC-20Co(wt.％)硬质合金和步骤S2中所得Fe-36Ni(wt.％)因瓦合金按照体积比为5:1依次装入成型模具中进行坯料成型后挤压成圆片；

S4、真空烧结

将步骤S3中所得圆片先低温预热烧结、后高温加热烧结，其中，所述低温预热烧结采用10～15℃/min的加热速率升温至800～850℃；所述高温加热烧结在6.69×10^-3Pa的真空度下采用6～8℃/min的加热速率升温至1300～1350℃，并保温8～10h；最后随炉冷却，取样即得。

优选地，步骤S3中，所述成型模具为内径Φ20mm不锈钢单轴向的成型模具，所述挤压采用BJ-24型粉末压片机。

优选地，步骤S3中，所述坯料成型包括施压和卸载过程，所述施压和卸载过程均保持匀速，且所述施压压力为10～20MPa，保压时间为10～20min。

优选地，步骤S3中，所述圆片尺寸为Φ20mm×3mm，且所述Fe-36Ni(wt.％)因瓦合金粉末压层的厚度为0.5mm。