[发明专利]一种难熔高熵合金粘结相超细碳化钨硬质合金在审

专利信息
申请号: 202110278880.9 申请日: 2021-03-16
公开(公告)号: CN115074590A 公开(公告)日: 2022-09-20
发明(设计)人: 聂小武;龙坚战 申请(专利权)人: 湖南工业大学
主分类号: C22C29/08 分类号: C22C29/08;B22F3/105;C22C1/05
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 412007*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 一种 难熔高熵 合金 粘结 相超细 碳化 硬质合金
【说明书】:

发明属于硬质合金的技术领域,公开了一种难熔高熵合金粘结相超细碳化钨硬质合金及其制备方法。所述难熔高熵合金粘结相超细碳化钨硬质合金以难熔高熵合金为粘结相,以碳化钨为硬质相;所述难熔高熵合金的组元为Nb、Re、Mo、Sc、Ta和Y中的至少五种,且每种元素的原子百分比为5~30%。方法:将难熔高熵合金粉与WC粉末混合后进行放电等离子体烧结成型,获得难熔高熵合金粘结相超细碳化钨硬质合金。本发明的碳化钨硬质合金晶粒细小,综合力学性能良好;无需添加晶粒长大抑制剂;显著减少了钴的消耗,服役温度高。

技术领域

本发明涉及一种难熔高熵合金粘结相超细碳化钨硬质合金及其制备方法,属于硬质合金技术领域。

背景技术

硬质合金具有高硬度、良好的高温强度及断裂韧性,在工业上得到了广泛的应用,如金属切削的刀具、钻头、拔模等,因而又被誉为“工业的牙齿”。硬质合金由硬质相和粘结相通过粉末冶金工艺制备而成,硬质相为硬质合金提供高硬度,粘结相则为其提供韧性,且通常随着硬度的提高断裂韧性降低。为了提高硬质合金的综合性能,以适应航空航天工业发展的需求,以及极端服役条件的需求,人们对制备超细/纳米晶硬质合金,开发新型粘结相进行了大量的研究。尽管制备超细/纳米晶硬质合金可以提高硬质合金的综合性能,但其工艺复杂,且超细/纳米硬质合金粉末在烧结过程中快速长大使得其失去超细/纳米晶特征,因而需要加入晶粒长大抑制剂。另一方面,虽然一些新型粘结相被开发出来,但是具有磁性和毒性且为战略性资源的钴仍是目前应用最广泛的粘结相,这也是制备新型粘结相面临的重要挑战。

因此,为了进一步提高硬质合金的综合力学性能及服役温度,同时开发性能优良可替代Co的粘结相,本发明提出以难熔高熵合金为粘结相,采用放电等离子烧结制备综合力学性能良好的超细碳化钨硬质合金。

发明内容

为了克服现有碳化钨硬质合金的缺点和不足,本发明的目的在于提出一种具有良好综合力学性能的超细碳化钨硬质合金及其制备方法。

本发明的难熔高熵合金粘结相超细碳化钨硬质合金中粘结相为固溶体难熔高熵合金,WC为硬质相。通过调整难熔高熵合金粘结相中组元及其含量可以完全替代Co元素,提高综合性能及服役温度。本发明利用难熔高熵合金对WC晶粒长大的抑制作用,无需添加晶粒长大抑制剂就可实现超细碳化钨硬质合金的制备,且硬质合金具有良好的综合力学性能。

本发明的目的通过下述技术方案实现:

一种难熔高熵合金粘结相超细碳化钨硬质合金,以难熔高熵合金为粘结相,以碳化钨(WC)为硬质相;所述难熔高熵合金的组元(成分)为Nb、Re、Mo、Sc、Ta和Y中的至少五种,且每种元素的原子百分比为5~30%。

所述难熔高熵合金在难熔高熵合金粘结相超细碳化钨硬质合金中质量百分比为5~20%。

所述难熔高熵合金粘结相超细碳化钨硬质合金的制备方法,包括以下步骤:

将难熔高熵合金粉与WC粉末混合后进行放电等离子体烧结成型,获得难熔高熵合金粘结相超细碳化钨硬质合金。所述烧结的条件为:烧结的压力≥40MPa;烧结的温度为1450~1550℃。

所述难熔高熵合金粘结相超细碳化钨硬质合金的制备方法,具体包括以下步骤(1)球磨制备难熔高熵合金粉将Nb、Re、Mo、Sc、Ta和Y粉末按配比混合均匀,球磨,获得难熔高熵合金粉末;所述球磨在惰性氛围下进行,所述惰性氛围为氩气;所述球磨是指先干磨然后湿磨,湿磨后需干燥;

(2)球磨混料

将难熔高熵合金粉末和WC粉末混匀,球磨,过筛,获得混合物;所述球磨在惰性氛围下进行,所述惰性氛围为氩气;所述球磨是指先干磨然后湿磨,湿磨后需干燥;

(3)放电等离子烧结成型

将步骤(2)中混合物进行预压,然后置于放电等离子烧结炉中进行放电等离子烧结,冷却,获得难熔高熵合金粘结相超细碳化钨硬质合金;所述烧结的条件为:烧结的压力≥40MPa;烧结的温度为1450~1550℃。

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