[发明专利]一种高强高硬微观偏聚非均匀结构硬质合金及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及硬质合金技术领域，提供了一种高强高硬微观偏聚非均匀结构硬质合金及其制备方法和应用。本发明依次通过硬质合金偏聚料的真空热处理、真空热处理后的偏聚料与硬质合金基体料的球磨混料、模压成型和烧结，制备得到的硬质合金是一种具有新型组织结构的硬质合金，即微观偏聚非均匀结构硬质合金。其组织结构在微米级视窗中能够明显区分出硬度较高的偏聚体和强度较高的基体，在毫米级及以上视窗中显现出均匀组织。本发明制备得到的微观偏聚非均匀结构硬质合金兼具偏聚料的高硬度和基体料的高强度，具备优异的综合力学性能，满足复杂地质钻掘工况的使用。

技术领域

本发明涉及硬质合金技术领域，特别涉及一种高强高硬微观偏聚非均匀结构硬质合金及其制备方法和应用。

背景技术

硬质合金的主要成分为WC和Co，其中WC贡献耐磨性，而Co贡献韧性。地矿工具要求硬质合金不仅具备高的耐磨性，还要有足够的强韧性，即具备优异的综合力学性能。然而，传统硬质合金的硬度与强度是一对矛盾体，即硬度高则强韧性低，反之则强韧性高。传统硬质合金主要通过改变Co含量或WC晶粒度来调整其性能，但无法解决这一矛盾。因此，传统硬质合金的综合力学性能很难满足复杂地质钻掘工况的要求。

为满足复杂地质钻掘工况应用的需求，国内外相继开发出如网状结构硬质合金[专利号：201010100761.6]、混晶结构硬质合金[专利号：201611135743.5]和梯度硬质合金[专利号：201610544130.0]等，适当地解决了硬度和强韧性的矛盾问题。随着地质探勘和交通隧道需求的发展，综合性能更加优异的新型结构硬质合金的需求也随之提高。

发明内容

本发明目的在于提供一种高强高硬微观偏聚非均匀结构硬质合金及其制备方法和应用。本发明提供的硬质合金兼具偏聚料的高硬度和基体料的高强度，能显著提高地矿产品的使用寿命，且制备方法简单。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种高强高硬微观偏聚非均匀结构硬质合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)将硬质合金偏聚料进行真空热处理，得到真空热处理后的硬质合金偏聚料；所述硬质合金偏聚料包括以下质量百分含量的组分：Co 3wt.％～12wt.％，TaC 0～0.8wt.％，余量的WC；所述WC的晶粒度为0.4μm～4.0μm；

(2)提供硬质合金基体料；所述硬质合金基体料包括以下质量百分含量的组分：Co6wt.％～20wt.％，余量的WC；所述WC的晶粒度为1.5μm～6.0μm；

(3)将所述真空热处理后的硬质合金偏聚料、硬质合金基体料、成型剂和酒精进行球磨混料，得到混合料浆；

(4)将所述混合料浆依次经干燥、模压成型和烧结，得到高强高硬微观偏聚非均匀结构硬质合金；

所述步骤(1)和步骤(2)没有时间顺序的限定。

优选的，所述硬质合金基体料的制备方法为以下方法中的任意一种：

方法一：将WC粉和Co粉进行湿法球磨混合，将所得料浆作为硬质合金基体料；

方法二：不经混料，直接称取WC粉和Co粉作为硬质合金基体料；

方法三：直接称取硬质合金喷雾干燥料作为硬质合金基体料。

优选的，所述真空热处理的温度为1180～1300℃。

优选的，所述硬质合金偏聚料和硬质合金基体料的质量比为5:5～9:1。

优选的，所述成型剂为56#石蜡。

优选的，所述成型剂的质量为硬质合金偏聚料和硬质合金基体料总重量的1.5～2.5％。