[发明专利]一种以高熵合金为粘结相的超细碳化钨硬质合金及其制备方法

权利要求书

1.一种以高熵合金为粘结相的超细碳化钨硬质合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、纳米五组元高熵合金粉末的制备：在充满氩气的手套箱中将Co、Cr、Ni、Cu、Fe五组元混合装入WC硬质合金球磨罐中，其中各组元的摩尔比范围为1～1.5，球、料质量比为10:1～20:1，转速为300～600r/min，球磨时间为30～60h，每转10h停机30min散热，每10h停机把粘到磨球及罐内壁的原料刮掉混匀，然后添加0.2ml/10g混合粉料的无水乙醇分散剂继续球磨，制得150nm以细的纳米五组元高熵合金粉末；

S2、纳米WC粉末制备：将WC粉末进行球磨细化，球、料质量比为10:1～20:1，转速为300～450r/min，球磨时间为20～40h，每转10h停机30min进行散热，制得150nm以细的纳米WC粉末；

S3、混料：在充满氩气的手套箱中，称取质量百分比为5～30wt.％，由步骤S1制备的纳米五组元高熵合金粉末，加入由步骤S2制备的纳米WC粉末中后进行球磨混料，球、料质量比为5:1～10:1，转速为250～350r/min，球磨时间为2～6h，每转1h停机10min进行散热；

S4：真空热压烧结制备：将由步骤S3制备的混合料进行预压，预压压力为200～400MPa，预压1～3分钟，预压后将预压件在300～500℃进行退火处理，保温时间为10～30min，然后进行真空热压烧结，真空度为40Pa，烧结压力为40～50MPa，烧结温度为1200～1400℃，升温速率为10～30℃/min，保温时间为10～30min，然后降温卸压，制得超细碳化钨硬质合金，烧结后将硬质合金烧结体进行350～600℃退火处理，保温时间为20～60min，制得以高熵合金为粘结相的超细碳化钨硬质合金。

2.根据权利要求1所述的一种以高熵合金为粘结相的超细碳化钨硬质合金的制备方法，其特征在于：

所述Co、Cr、Ni、Cu、Fe粉末纯度均＞99％，

其中，Co粉末粒径为1～3μm，

Cr粉末粒径为＜75μm，Ni、Cu、Fe粉末粒径均＜45μm。

3.根据权利要求1所述的一种以高熵合金为粘结相的超细碳化钨硬质合金的制备方法，其特征在于：

所述WC粉末的粒径为1～3μm，纯度为＞99％。

4.根据权利要求1所述的一种以高熵合金为粘结相的超细碳化钨硬质合金的制备方法，其特征在于：

步骤S1、S2和S3的球磨过程均采用直径分别为8mm、5mm和2mm三种大、中、小规格的WC硬质合金球，大、中、小规格的WC硬质合金球的质量比为3:1:1。

5.根据权利要求1所述的一种以高熵合金为粘结相的超细碳化钨硬质合金的制备方法，其特征在于：

步骤S4中具体烧结工艺为：首先，对样品施加压力至40～50MPa；然后，抽真空度至40Pa；接着，以20℃/min的升温速率从室温升到1000℃，在1000℃保温20min；再以10～30℃/min的升温速率从1000℃升到1200～1400℃，保温10～30min，随炉冷却，得到毛坯，将制备的毛坯进行表面磨削、去毛刺处理，得到以高熵合金为粘结相的超细碳化钨硬质合金。

6.根据权利要求1～5任一权利要求所述的制备方法制备的一种以高熵合金为粘结相的超细碳化钨硬质合金，其特征在于：原料配方包含Co、Cr、Ni、Cu、Fe纳米五组元高熵合金和纳米WC粉，纳米Co、Cr、Ni、Cu、Fe五组元高熵合金中各组元的摩尔比范围为1～1.5，所述硬质合金按照质量百分比计成分为：五组元高熵合金粉末占总体系的5～30wt.％，余量为WC。

7.根据权利要求6所述的一种以高熵合金为粘结相的超细碳化钨硬质合金，其特征在于：所述纳米五组元高熵合金粉末的粒径为150nm以细；所述纳米WC的粒径为150nm以细，纯度为＞99％。