[发明专利]一种大尺寸无粘结相纯碳化钨硬质合金的SPS烧结方法

摘要

本发明公开了一种大尺寸无粘结相纯碳化钨硬质合金的SPS烧结方法，其是根据所需碳化钨硬质合金试样的尺寸，设置相应尺寸的石墨模具；将无粘结相纯碳化钨粉末放入石墨模具中预压，然后再置于放电等离子烧结系统中，梯度加压的同时梯度升温，直至石墨模具下压头的位移不再发生变化时停止升温，保温烧结，然后随炉冷却即获得大尺寸无粘结相纯碳化钨硬质合金试样。通过本发明的烧结方法可得到能直接用于工业生产的大尺寸、高致密度、均匀性好、硬度高的碳化钨试样，样品致密度可达99.6％，硬度大于HV2654。

主权项

1.一种大尺寸无粘结相纯碳化钨硬质合金的SPS烧结方法，其特征在于：根据所需碳化钨硬质合金试样的尺寸，设置相应尺寸的石墨模具；将无粘结相纯碳化钨粉末放入石墨模具中预压，然后再置于放电等离子烧结系统中，梯度加压的同时梯度升温，直至石墨模具下压头的位移不再发生变化时停止升温，保温烧结，然后随炉冷却即获得直径不小于60mm、厚度不小于5mm的大尺寸无粘结相纯碳化钨硬质合金试样；具体包括如下步骤：步骤1、根据所需碳化钨硬质合金试样的尺寸，称取无粘结相纯碳化钨粉末；步骤2、根据所需碳化钨硬质合金试样的尺寸，设置相应尺寸的石墨模具，所述石墨模具包括石墨阴模、石墨内衬套、上、下共两个压头和两片石墨薄板；将石墨内衬套放入石墨阴模内，再依次放入下压头、一片石墨薄板和两层碳纸；将碳化钨粉末装填进石墨模具内，每填充500g后将粉末压实，再次填充，直至将所有粉末装入石墨模具中；然后再依次放入两层碳纸、另一片石墨薄板和上压头；采用手动液压机对装好碳化钨粉末的石墨模具进行预压，压力为8～12MPa，调整上下压头高度，使两边压头露出石墨模具的长度相同；步骤3、在装好碳化钨粉末的石墨模具外围裹上两层4～6mm厚的碳毡，同时在石墨模具上、下面各套一层4～6mm厚的碳毡，然后将其置于放电等离子烧结系统的炉腔中，固定上压头，抽真空至5Pa以下，通入直流脉冲电流，对碳化钨粉末进行烧结成形，工艺条件为：轴向压力：采用梯度加压的方式：预加压力为10MPa；在碳化钨粉末的体积由膨胀转为收缩时，进行第一次加压，压力由10MPa加至20MPa；在真空度降至低于烧结过程中真空度最高值的1/2之后、且在温度升至1500℃之前，进行第二次加压，压力由20MPa加至30MPa，然后恒压；升温速率：采用梯度升温的方法：由室温升至600℃的区间升温速率为20℃/min，由600℃升至烧结温度的区间升温速率为15～40℃/min；烧结温度：升温至下压头的位移不再变化时的温度；当下压头的位移不再变化时，停止升温，保温1～10min，然后切断电流并泄压，随炉冷却后即获得大尺寸无粘结相纯碳化钨硬质合金试样。