[发明专利]一种沉淀强化型高温钢结硬质合金及制备方法

说明书

本发明涉及一种沉淀强化型高温钢结硬质合金及制备方法。其特征在于所述合金具有可固溶‑沉淀强化的特性，且强韧性高、使用温度可达600℃，远高于普通钢结硬质合金。其成分组成为(质量分数)：硬质相25～35％，Co/Ni9.75～18.75wt.％，Mo/W5.85～12.5wt.％，余量为Fe；本发明以Fe‑(15～25)Co/Ni‑(9～15)Mo/W为基础成分，添加25～35wt.％硬质相粉末，制备方法包括机械球磨、冷压、烧结以及固溶时效热处理。烧结方式为真空脱脂一体烧结和加压烧结中的一种。所述的沉淀强化型高温钢结硬质合金同时具有组织均匀细小、致密度高、易加工、强韧性好、红硬性高的特点。

技术领域

本发明涉及一种沉淀强化型高温钢结硬质合金及制备方法。该材 料在加工镍基高温合金、钛合金等难加工金属领域具有很大的性能优 势及潜力。

背景技术

现阶段，钛合金以及镍基高温合金在整个合金领域占有特殊重要 的地位，广泛应用于航空航天、医药、军工和海洋工程等领域。仅仅 考虑高端钛材，10～20年内年均市场规模将有望突破300亿元；而目 前高温合金全球每年消费量也达28万吨。但是钛合金以及镍基高温 合金是典型难加工材料，其微观强化项硬度高，加工硬化程度严重， 并且其具有高抗剪切应力和低导热率，切削区域的切削力和切削温度 高，在加工过程中经常出现加工表面质量低、刀具破损非常严重等问 题。

作为切削刀具，TiC/TiCN基钢结硬质合金具有耐高温、摩擦系 数小、抗金属粘着性能好等特点，但也具有较差的韧性和抗崩刃性。 专利201110170310.4公开了一种TiC系钢结硬质合金材料的制备方 法，其组成成分为(重量百分比)：Ti40～56wt.％，C10～14wt.％， Mn4.2～7.2wt.％，Ni1.0～2.0wt.％，Mo0.5～1.0wt.％，Cr0.5～1.5wt.％， 稀土元素0.05～0.15％，余量为Fe，该合金材料属于常规高锰钢钢结 硬质合金，具有较高的硬度及其耐磨性，但是高锰钢基体的加入并未 有效提高该合金材料的抗冲击性能；专利200610115955.7公开了一 种低钴镍含量的高温合金，该合金材料具有五至七个主元素，以CoCrFeNi为基础，并添加Al、Mo及Ti至少一种为主要元素加以配 置而成，具有优良的变形能力、韧性及高温强度的特点，但Cr元素 的元素百分比为12.5～20％，Cr元素的大量加入将会导致粉末冶金制 备工艺中的烧结过程产生严重的偏析现象，进而降低粘结相合金的韧 性；专利201910821533.9通过引入定量的碳化钒和减缓烧结降温阶 段的冷却速率及凝固点附近的保温来降低外环相与金属界面处的高 错配度及低的界面结合强度，从而提高TiCN基合金的强韧性。

发明内容

综上所述，结合目前现有技术，本发明的目的在于针对高温合金 与钛合金的加工特性，通过研究新的合金体系和制备工艺，优化热处 理工艺，进而得到组织均匀细小、致密度高、红硬性高、易加工、强 韧性好的沉淀强化型高温钢结硬质合金。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种沉淀强化型高温钢结硬质合金及制备方法，其中，所述合金 以沉淀强化工具钢为粘结相，所述合金的组成为(重量百分比)：硬 质相25～35％，Co/Ni9.75～18.75wt.％，Mo/W5.85～12.5wt.％，余量为 Fe。

上述沉淀强化型高温钢结硬质合金的制备方法，具体包括以下步 骤：

步骤1：按权利要求1所述的成分配比称取原材料粉末，进行混 合，采用150MPa压力压制成型，获得压坯；

步骤2：将步骤1所得的压坯在真空/加压炉中进行烧结，最高温 度为1380～1550℃，保温120～180min，压力为0.5～3.0MPa；

步骤3：将步骤2中所得的烧结坯进行固溶时效热处理。