[发明专利]非晶晶化制备纳米晶WC-Co硬质合金的方法

摘要

非晶晶化制备纳米晶WC‑Co硬质合金的方法，属于硬质合金材料制备领域。首先制备出三元化合物Co6W6C粉末，经高能球磨得到非晶态的Co6W6C粉末，再在放电等离子烧结的条件下，使非晶态Co6W6C粉末发生晶化反应，一步生成纳米多晶态WC‑Co两相复合粉末，进而进行烧结致密化，最后获得纳米晶组织的致密WC‑Co硬质合金块体材料。本方法可以确保非晶Co6W6C粉末完全晶化、反应充分得到纯净的WC和Co，同时不发生明显晶粒长大而使块体中WC平均晶粒尺寸保持在纳米尺度。

主权项

1.非晶晶化制备纳米晶WC‑Co硬质合金的方法，其特征在于，首先制备出三元化合物Co6W6C粉末，将制备的Co6W6C粉末进行高能球磨得到非晶态的Co6W6C粉末，再在放电等离子烧结的条件下，使非晶态Co6W6C粉末发生晶化反应，一步生成纳米多晶态WC‑Co两相复合粉末，进而进行烧结致密化，最后获得纳米晶组织的致密WC‑Co硬质合金块体材料；具体包含以下步骤：(1)批量制备出平均粒径不大于500nm的三元化合物Co6W6C粉末，以之为原料，与硬质合金球一起加入硬质合金球磨罐中，每罐中装入直径分别为4mm、5mm、8mm和10mm的四种硬质合金磨球，其质量比为2:2:4:2，以氩气作为保护性气氛，硬质合金磨球与三元化合物Co6W6C的重量比为(18～25)：1，球磨时间为55～70小时，球磨转速为500～600r/min，球磨后得到非晶态的Co6W6C粉末；(2)对制备的非晶态Co6W6C粉末进行碳含量检测，结合测定的碳含量和反应式Co6W6C+5C＝6WC+6Co加入相应的炭黑，使得混合粉末中的碳元素含量为6.00％～6.90wt％；(3)将步骤(2)所得混合粉末与直径为8mm的硬质合金磨球一起加入硬质合金球磨罐中，球磨介质为无水乙醇，硬质合金磨球与混合粉末的重量比为(3～5)：1，球磨时间为10～15小时，球磨转速为250～300r/min，此次球磨后得到碳粉均匀分散的混合粉末；(4)将步骤(3)所得混合粉末进行干燥后，取一定量装入热压模具中进行预压，压力为1～2MPa，随后将装有混合粉末的模具放入放电等离子烧结系统中进行晶化反应和烧结致密化，其中压力为30～40MPa，升温速率为100～140℃/min，温度为870～1000℃/min，保温时间为2～5min，最后得到物相纯净、平均晶粒尺寸小于100nm的致密WC‑Co硬质合金块体材料。