[发明专利]周期韧层与纯硬相强韧化硬质合金材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种周期韧层与纯硬相强韧化硬质合金材料的制备方法，先均化处理碳氮化钛粉、氮化铝粉、硼化锆粉，用高能粒子流对混合粉进行喷射扩散，扩散得到的复合粉末与铝化三镍金属箔片、钴金属箔片交替层叠后压制成形，最后将成形坯体在惰性气氛下烧结、微氧化气氛下冷却，最终得到周期韧层与纯硬相强韧化硬质合金材料。此方法具有成分控制精度高，工艺稳定性和重复性较强，可实现硬质合金材料的强韧化和长寿命。

技术领域

本发明涉及超硬工具制备技术领域，特别涉及一种周期韧层与纯硬相强韧化硬质合金材料的制备方法。

背景技术

硬质合金材料的脆性是制约其加工精度和寿命的关键因素之一。单纯的改变硬质合金组分、烧制工艺、粉末预处理等方法对解决其脆性的贡献有限。因此，寻找一种新方法，协调硬质合金材料脆韧性矛盾，提高其加工性能至关重要。

通过周期层状结构设计、硬质相组分调控、烧制工艺优化，充分发挥硬质相耐磨及金属层的韧性优势，是解决硬质合金脆性的关键手段。

发明内容

本发明是针对常见手段难以解决硬质合金脆性问题的研发领域现状，提供一种周期韧层与纯硬相强韧化硬质合金材料的制备方法。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种周期韧层与纯硬相强韧化硬质合金材料的制备方法，包括以下步骤：

1)按质量百分比称取碳氮化钛粉、氮化铝粉、硼化锆粉，均化处理后，置于高能粒子流喷射设备中进行扩散处理，制得复合纯硬粉末；

2)将铝化三镍金属箔片、钴金属箔片和复合纯硬粉末在微动层叠机中交替层叠，再将层叠体放在钢模中压制成形；

3)将成形层叠体先在惰性气氛下烧结，保温结束再更换为微氧化气氛，最后得到周期韧层与纯硬相强韧化硬质合金材料。

作为本发明的进一步改进，步骤1)中，碳氮化钛粉、氮化铝粉、硼化锆粉的质量百分比为(78.6～82.4)：(15.1～18.4)：(2.1～3.2)，均化处理采用低速点磨设备，转速80～110转/min，扩散处理电流3100～3700A，时间24～55min。

作为本发明的进一步改进，步骤2)中，交替层叠顺序为铝化三镍金属箔片—复合纯硬粉末—钴金属箔片—复合纯硬粉末—铝化三镍金属箔片—…，复合纯硬粉末层厚度0.1～0.4mm，层叠体成形设备为双轴微动重压仪，加载速度0.06～0.14mm/min，成形压力198MPa。

作为本发明的进一步改进，步骤3)中，惰性烧结气氛为氮氩混合气，分压体积比(16.2～19.3)：(80.7～83.8)，微氧化气氛为氩氧混合气，分压体积比(97.0～98.8)：(1.2～3.0)。

作为本发明的进一步改进，制得的硬质合金材料具有周期层状结构，材料的冲击韧性大于等于28.5J·cm²，显微硬度大于等于6900MPa，弯曲强度大于等于1880MPa，高温(1000℃)抗压强度大于等于3650MPa。

与现有技术相比，本发明具有以下特点和优势：