[发明专利]钢结硬质合金双金属复合材料制备方法

说明书

本发明提供了一种钢结硬质合金双金属复合材料制备方法，涉及粉末冶金技术领域，其包括以下步骤：确定双金属复合材料类型；计算复合层厚度、零部件外形尺寸以及获得复合面结构的设计数据；制备钢结硬质合金粉末并获得复合基体材料工艺参数，消除复合面杂质；计算所需厚度复合层的所述钢结硬质合金粉末重量并根据所述钢结硬质合金粉末的密度比和堆积比在所述复合层表面通过振动平台均匀布置，得到含所述复合层的复合材料毛坯；所得复合材料毛坯表面覆盖防氧化保护层；所得的复合材料置于烧结炉中进行烧结；制得的烧结件放入马弗炉中进行热处理。本发明的制备方法克服了硬质合金焊接工艺大尺寸复杂形状部件的制造工艺复杂、设备投入大等难题。

技术领域

本发明涉及粉末冶金技术领域，尤其是涉及一种钢结硬质合金双金属复合材料制备方法。

背景技术

钢结硬质合金是一类以增强硬度和耐磨性的金属碳化物为基体相，以增强韧性的过渡族金属为粘结相，通过粉末冶金法制成的合金材料。硬质合金具有较好的耐磨性和耐蚀性，尤其在高温下，仍能保持高硬度。硬质合金被用于制造各种切削用具、磨具、量具和耐磨零件，广泛地应用在地质勘查、石油开采、采矿及筑路工程等领域。

目前，由于钢结硬质合金相对成本高，尺寸有限，塑性和冲击韧性较差，绝大多数钢结硬质合金均镶嵌或者作为涂层用在在韧性较好的工具钢工作部位，这样可以使工具钢来承受主要的冲击载荷，提高使用性能，节约成本。

钢结硬质合金是以碳化物为硬质相，以钢为粘结相，由粉末冶金方法制成。它既具有类似于合金工具钢的可加工性和热处理工艺性，又具有硬质合金所特有的高强度、高硬度、高耐磨性等优点。

钢结硬质合金镶嵌在钢上主要采用的是焊接法和涂层法。

焊接法包括钎焊、扩散焊、激光焊及电弧焊等。其中钎焊工艺简单，得到的焊缝韧性较好，主要问题是在焊缝区会产生很大的残余应力，可能会在硬质合金上产生裂纹。扩散焊对硬质合金基体性能影响很小，但其加工受制于真空条件，一般只适于焊接结构简单的复合工件。激光焊热输入大，能量精确可控制，灵活性强，但其加热和冷却速度太快容易在硬质合金内部产生裂纹。而电弧焊在焊接时不仅容易产生裂纹，还会由于焊接时的元素扩散问题在焊缝周围形成η相等金属间化合物而导致焊缝脆化。

涂层法主要包括热喷涂(如火焰喷涂、等离子喷涂、电弧喷涂等)、熔覆(激光熔覆、电火花熔覆、真空熔覆等)、气相表面沉积(物理或者化学表面沉积)，复合镀层、自蔓延高温合成、液相烧结(真空液相烧结)等技术，涂层技术目前主要用于刀具等小尺寸部件或者形状简单的板材等简单零部件的加工生产，涂层厚度相对较小，均匀度差等不足。

目前常用的焊接法存在缺陷如下：钢结硬质合金焊接性能不好，对焊接技术要求高，焊接质量控制难度较大，真空扩散焊等高端焊接工艺设备投入大。而涂层法同样存在诸多缺陷，设备投入较大，而且涂层厚度受限制，表面容易产生裂纹等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢结硬质合金双金属复合材料制备方法，以解决现有技术中存在的焊接法对焊接技术要求高，焊接质量控制难度较大，真空扩散焊等高端焊接工艺设备投入大，存在的涂层法设备投入较大，而且涂层厚度受限制，表面容易产生裂纹的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种钢结硬质合金双金属复合材料制备方法，包括以下步骤：

S1：确定双金属复合材料类型；

S2：计算复合层厚度、零部件外形尺寸以及获得复合面结构的设计数据；

S3：根据所述步骤S1和所述步骤S2得到的数据，制备钢结硬质合金粉末并获得复合基体材料工艺参数，消除复合面杂质；