一種復合碳化鎢硬質(zhì)合金棒材及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種復合碳化鶴硬質(zhì)合金棒材及其制備方法，同時將該碳化鶴硬質(zhì)合 金進一步設及到鐵化鶴，屬于新型復合金屬合金及其制備領域。
【背景技術】
[0002] 硬質(zhì)合金是W難烙金屬碳化物（WC和TiC等）為基體，鐵族金屬（Co,Fe和Ni) 作為黏結相，用粉末冶金方法制造的一種復合結構材料，因具有高強度高硬度及良好的耐 磨性，在金屬切削、金屬成型工具、礦山采掘、石油鉆井、國防軍工及石材、木材切割等方面 獲得了廣泛應用，被喻為"現(xiàn)代工業(yè)的牙齒"，其中W鉆作為黏結相的WC-Co系硬質(zhì)合金研 究和應用最為廣泛。超細晶WC-Co合金因具有高強度與高斷裂初性的雙高特點，被廣泛用 作精密切削刀具材料。超細晶WC-Co合金的制備通常采用超細或納米級WC粉燒結制備 而成。但在傳統(tǒng)液相無壓燒結過程中，超細或納米晶WC顆粒易于發(fā)生異常長大現(xiàn)象。如 何控制WC的長大成為制備超細晶硬質(zhì)合金的關鍵技術之一。隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，鉆的 應用越來越廣泛，而鉆資源也不斷減少，從而提高了碳化基硬質(zhì)合金的生產(chǎn)成本，限制了鉆 的進一步應用。為進一步改善碳化鶴基硬質(zhì)合金的斷裂初性等綜合性能，尋找無毒且能滿 足要求的新型黏結相，成為了重要的研究內(nèi)容之一。在過去的20多年中，國內(nèi)外許多研究 者開展了可作為Co替代物的黏結材料研究，其中研究較多的有：Ni,Fe,Ni-Fe,Ni-Co, Ni-化，Ni-化-Mo-Al和Fe-Co等。但工業(yè)應用表明：W運些材料作為黏結相的硬質(zhì)合金 的綜合性能低于WC-Co系合金的綜合性能，難W適應酸性、高溫氧化性等復雜惡劣工作環(huán) 境，限制了其在硬質(zhì)合金工業(yè)中的廣泛應用。與鉆比較，金屬間侶化合物（簡稱MxAl，M代 表金屬元素，如Ni,Fe和Ti等，下同）因具有高烙點、高硬度、優(yōu)異抗腐蝕性能W及耐高 溫抗蠕變等優(yōu)點，可望改善WC-Co系硬質(zhì)合金的缺點。研究表明：Ni3Al對WC有一定的潤 濕性。索進平等[9]在采用含有WC的化3A1焊條焊接化Al過程中，也發(fā)現(xiàn)Ni3Al對WC 具有良好的潤濕性。Ahmadian等采用電弧烙煉及氣壓粉碎法制備了預合金化的Ni3Al-B 粉，然后再與粒度為0.8ym的WC粉球磨混合并通過真空熱壓巧燒結，獲得了Ni3Al黏 結的WC基硬質(zhì)合金，但對WC/Ni3Al之間的界面反應及合金的斷裂行為與高溫抗氧化性 能并沒有進行研究。李小強等采用等離子燒結方法制備了WC-10Ni3Al(質(zhì)量分數(shù)，下同） 硬質(zhì)合金，但合金中WC晶粒主要為微米級板條狀。而龍堅戰(zhàn)等采用儀粉、侶粉與碳化鶴粉 (粒度為15^20ym)為原料，通過預燒結獲得N13A1-WC復合粉，再把復合粉經(jīng)過脫氧處 理后，壓制成型并低壓燒結獲得Ni3Al黏結的粗晶WC基硬質(zhì)合金，但該工藝存在著工藝 流程長、工藝復雜等問題，所制備的WC晶粒尺寸粗大，分布不均勻，同時合金中還含有部 分NiAl相，使得材料的力學性能相對偏低，且制備條件要求高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種復合碳化鶴硬質(zhì)合金棒材，包括如下重量份的原料組 成：WC粉末80-90份、Co粉末0. 3-0. 8份、佩或Ir粉末0. 001-0. 1份W及刷2化粉末 0. 5-12. 5 份。
[0004] 進一步優(yōu)選為WC粉末85-90份、Co粉末0. 5-0. 7份、佩或Ir粉末0. 001-0.Ol份 W及刷2化粉末3. 5-7. 5份。
[0005] 更進一步優(yōu)選為包括如下重量份的原料組成：WC粉末86. 7份、Co粉末0. 49份、 佩或Ir粉末0. 0024份W及NdsFe^B粉末10. 5份。
[000引 所述的WC粉末的晶粒度為100-180皿，Co粉末過0. 1-0. 5ym，Nb粉末為 0. 5-10ym，Ir粉末為 0. 5-10ym，刷2化mB粉末 0. 5-10ym。
[0007] 進一步優(yōu)選為WC粉末的晶粒度為150皿，Co粉末過0. 2 y m，Nb粉末為2 y m，Ir粉 末為2. 8 y m，刷2化粉末4. 5 y m。
[0008] 上述的該合金棒材原料還包括5-15份的聚丙二醇酸、聚酸醋或脂肪酸醋。
[0009] 上述復合材料中，WC粉還可W替換為TiC粉，TiC粉晶粒度為200nm。其他金屬材 料的添加及添加量可參考WC粉，但最優(yōu)選方案為TiC粉末88. 3份、Co粉末0. 6份、Nb粉末 0. 0036份或Ir粉末0. 0018份W及NdzFewB粉末11份。
[0010] 上述中的復合碳化鶴硬質(zhì)合金棒材的制備方法，包括如下步驟：將WC粉末，Co粉 末，Nb粉末或Ir粉末，Ndz化粉末按比例混合后，在行星式球磨機上球磨，球磨機內(nèi)設置 有聚丙二醇酸、聚酸醋或脂肪酸醋，球磨30-4化后噴霧干燥制粒，得到Ir-WC-NdFeCo復合 粉或Nb-WC-NdFeCo復合粉，將該復合粉氣氣保護下，在50-100pa，1000°C-1600°C下保溫般 燒50-80min，待爐冷卻至室溫后得到復合碳化鶴硬質(zhì)合金棒材。
[0011] 上述中的復合碳化鶴硬質(zhì)合金棒材的制備方法，還可W包括如下步驟：將WC粉 末，Co粉末，Nb粉末或Ir粉末，Ndz化mB粉末按比例混合后，在行星式球磨機上球磨， 球磨機內(nèi)設置有聚丙二醇酸、聚酸醋或脂肪酸醋，球磨30-4化后噴霧干燥制粒，得到 Ir-WC-NdFeCo復合粉或Nb-WC-NdFeCo復合粉，將該復合粉在IOOMPa下壓制成型，經(jīng)氨氣脫 脂后氣氣保護下，在50-100pa，1000°C-1600°C下保溫般燒50-80min，待爐冷卻至室溫后得 到復合碳化鶴硬質(zhì)合金棒材。
[0012] 上述中的復合碳化鶴硬質(zhì)合金棒材的制備方法，還可W包括如下步驟：將WC粉 末，Co粉末，Nb粉末或Ir粉末，Ndz化mB粉末按比例混合后，在行星式球磨機上球磨， 球磨機內(nèi)設置有聚丙二醇酸、聚酸醋或脂肪酸醋，球磨30-4化后噴霧干燥制粒，得到 Ir-WC-NdFeCo復合粉或Nb-WC-NdFeCo復合粉，將該復合粉在400MPa，400°C下壓制成型，經(jīng) 氨氣脫脂后氣氣保護下，在5-lOpa，1000°C-1600°C下保溫般燒50-80min，待爐冷卻至室溫 后得到復合碳化鶴硬質(zhì)合金棒材。
[0013] 上述中的復合碳化鶴硬質(zhì)合金棒材的制備方法，還可W包括如下步驟：將WC粉 末，Co粉末，Nb粉末或Ir粉末，Ndz化mB粉末按比例混合后，在行星式球磨機上球磨， 球磨機內(nèi)設置有聚丙二醇酸、聚酸醋或脂肪酸醋，球磨30-4化后噴霧干燥制粒，得到 Ir-WC-NdFeCo復合粉或Nb-WC-NdFeCo復合粉，將該復合粉在450MPa下模壓成型，再在 1500°C-1800°C下保溫般燒50-80min，待爐冷卻至室溫后得到復合碳化鶴硬質(zhì)合金棒材。
[0014] 采用本發(fā)明的技術方案具有如下技術效果： 1.本發(fā)明提供了一種新型復合碳化鶴硬質(zhì)合金棒材，Ir-WC-NdFeCo復合硬質(zhì)合金 棒材或Nb-WC-NdFeCo復合硬質(zhì)合金棒材，同時將該碳化鶴硬質(zhì)合金延生到碳化鐵，得到 Ir-TiC-NdFeCo復合粉或Nb-TiC-NdFeCo復合粉，并將該復合粉采用復合碳化鶴硬質(zhì)合金 棒材的制備方法得到相應的Ir-TiC-NdFeCo復合硬質(zhì)合金棒材或Nb-TiC-NdFeCo復合硬質(zhì) 合金棒材。
[0015] 2.本發(fā)明的新型復合碳化鶴硬質(zhì)合金棒材的適合多種制備方法，且，制備方法簡 單，條件較為溫和，得到的硬質(zhì)合金性能優(yōu)異，具體表現(xiàn)在W下實施例中。
[0016] 3.本發(fā)明的新型復合碳化鶴硬質(zhì)合金棒材在制備過程中，球磨時間短。
【具體實施方式】
[0017] 實施例1 一種復合碳化鶴硬質(zhì)合金棒材的制備方法，包括如下步驟：將WC粉末，Co粉末，Nb粉末 或Ir粉末，刷2化粉末按比例混合后（原料中，WC粉末86. 7g、Co粉末0. 49g、NbO.0024g 或Ir粉末0.0024g、刷2化粉末10. 5g)，在行星式球磨機上球磨，球磨機內(nèi)設置有聚 丙二醇酸、聚酸醋或脂肪酸醋，球磨3化后噴霧干燥制粒，得到Ir-WC-NdFeCo復合粉或 Nb-WC-NdFeCo復合粉，將該復合粉氣氣保護下，在55pa，1400°C下保溫般燒70min，待爐冷 卻至室溫后得到復合碳化鶴硬質(zhì)合金棒材。
[001引實施例2 一種復合碳化鶴硬質(zhì)合金棒材的制備方法，包括如下步驟：將WC粉末，Co粉末，Nb粉末 或Ir粉末，刷2化粉末按比例混合后(原料中，WC粉末85g、Co粉末0. 58g、NbO.OOlSg或 Ir粉末0.Olg,刷2化mB粉末6. 55g)，在行星式球磨機上球磨，球磨機內(nèi)設置有聚丙二醇酸、 聚酸醋或脂肪酸醋，球磨4化后噴霧干燥制粒，得到Ir-WC-NdFeCo復合粉或Nb-WC-NdFeCo 復合粉，將該復合粉在IOOMPa下壓制成型，經(jīng)氨氣脫脂后氣氣保護下，在80pa，1200°C下保 溫般燒80min，待爐冷卻至室溫后得到復合碳化鶴硬質(zhì)合金棒材。
[001引實施例3 一種的復合碳化鶴硬質(zhì)合金棒材的制備方法，包括如下步驟：將WC粉末，Co粉末，Nb粉末或Ir粉末，刷2化14B粉末按比例混合后(原料中，WC粉末90g、Co粉末0.68g、NbO.Olg 或Ir粉末0. 0037g，刷2化14B粉末6. 28g)，在行星式球磨機上球磨，球磨機內(nèi)設置有聚 丙二醇酸、聚酸醋或脂肪酸醋，球磨34h后噴霧干燥制粒，得到Ir-WC-NdFeCo復合粉或 Nb-WC-NdFeCo復合粉，將該復合粉在400MPa，400°C下壓制成型，經(jīng)氨氣脫脂后氣氣保護 下，在8pa，1400°C下保溫般燒80min，待爐冷卻至室溫后得到復合碳化鶴硬質(zhì)合金棒材。 [0020] 實施例4 一種復合碳化鶴硬質(zhì)合金棒材的制備方法，包括如下步驟：將WC粉末，Co粉末，Nb粉末 或Ir粉末，刷2化粉末按比例混合后（原料中，WC粉末90g、Co粉末0. 72g、NbO.0047g或