本發(fā)明屬于硬質(zhì)合金領(lǐng)域，具體涉及一種五元硬質(zhì)合金用固溶體及其制備方法。
背景技術(shù)：
：為了改善ticn金屬陶瓷刀具材料的切削性能，人們常加入wc、tac來改善金屬陶瓷刀具材料的高溫紅硬性，以擴(kuò)大金屬陶瓷刀具的應(yīng)用范圍，一般情況下都是以wc、tac單質(zhì)形式加?？茖W(xué)工作者經(jīng)過大量的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)wc、tac以（w，ti，ta）c固溶體的形式加入時(shí)，能最大幅度的提升ticn基金屬陶瓷的切削性能，但是刀具材料中c/n比難以精確控制，導(dǎo)致材料的性能不理想。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的之一在于，提供一種新型五元（w，ta，ti）（c，n）固溶體及其制備方法，以獲得固溶度高、純度高的（w，ta，ti）（c，n）五元固溶體。本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種五元硬質(zhì)合金用固溶體，所述五元硬質(zhì)合金用固溶體的化學(xué)式為（w0.26-0.33ta0.19-0.25ti0.44-0.54）（c0.70-0..8n0.20-0.3）。優(yōu)選地，所述五元硬質(zhì)合金用固溶體的化學(xué)式為（w0.28-0.32ta0.20-0.24ti0.46-0.50）（c0.73-0.77n0.23-0.27）。優(yōu)選地，所述五元硬質(zhì)合金用固溶體的化學(xué)式為（w0.3ta0.22ti0.48）（c0.75n0.25）。優(yōu)選地，所述五元硬質(zhì)合金用固溶體的平均粒度為2~3μm。本發(fā)明中，如上所述的五元硬質(zhì)合金用固溶體的制備方法，包括如下步驟：（1）按重量份分別稱取32~37份wc，27~32份ta2o5，19~24份tio2以及10~15份炭黑粉末，混合得到原料混合物；（2）向步驟（1）中獲得的原料混合物中加入球磨介質(zhì)，通過滾動球磨將原料混合均勻，獲得混合物料漿，其中球料比為2~4:1，球磨時(shí)間為10~14h；（3）將混合物料漿轉(zhuǎn)入真空干燥箱內(nèi)，在-0.06~-0.02mpa壓力、70~80℃溫度下干燥，擦篩，獲得粒徑為0.5~1mm的混合料粉末；（4）將混合料粉末以0.4~0.8mpa的壓力壓制成料坯；（5）將壓制好的料坯轉(zhuǎn)入真空反應(yīng)器中，在n2氣氛、1600~1800℃下碳化還原反應(yīng)1.5~2.5h，再在n2氣氛、1800~1900℃下固溶反應(yīng)3~5h，獲得（w，ta，ti）（c，n）五元硬質(zhì)合金用固溶體粉末。優(yōu)選地，按重量份計(jì)，步驟（1）中原料混合物的組成為：34.61份wc、29.33份ta2o5、22.19份tio2和13.87份炭黑粉末。進(jìn)一步地，步驟（2）中球磨介質(zhì)為酒精。本發(fā)明以wc為w源，tio2作為ti源，ta2o5作為ta源，再配以一定量的炭黑粉末，在n2氣氛下進(jìn)行還原碳化-固溶反應(yīng)，從而制得所需的固溶體粉末。通過本方法制備所得的固溶體粉末具有很好的固溶度，通過xrd分析為單相結(jié)構(gòu)，同時(shí)產(chǎn)品的純度高，氧含量低，成分可控。進(jìn)一步地，步驟（2）中球料比為3:1，球磨時(shí)間為12h。進(jìn)一步地，步驟（3）中的干燥壓力為-0.04mpa，干燥溫度為75℃。進(jìn)一步地，步驟（5）中碳化還原反應(yīng)時(shí)間為2h，固溶反應(yīng)時(shí)間為3h。制備ticn金屬陶瓷刀具材料時(shí)，將wc、tac以五元新型固溶體（w，ti，ta）（c，n）的方式加入時(shí)就能完全解決材料中c/n比的難以精確控制的問題，以充分發(fā)揮wc、tac的協(xié)同作用，最大極限的發(fā)揮出wc的耐磨性和tac的高溫紅硬性，從而生產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)定且性能優(yōu)異的金屬陶瓷刀具材料。本發(fā)明制備的五元硬質(zhì)合金固溶體的固溶度高、氧含量低，性能優(yōu)異，利用本發(fā)明的五元硬質(zhì)合金固溶體制備金屬陶瓷刀具材料，能提高刀具材料的抗彎強(qiáng)度和韌性，獲得使用壽命較長的刀具材料。附圖說明圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中的固溶體粉末的xrd圖譜。具體實(shí)施方式以下將結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。實(shí)施例1本實(shí)施方式中，五元硬質(zhì)合金用固溶體的制備，包括如下步驟：（1）按重量份分別稱取34.61份wc，29.33份ta2o5，22.19份tio2以及13.87份炭黑粉末，混合得到原料混合物；（2）以酒精作為球磨介質(zhì)，通過滾動球磨將原料混合均勻，獲得混合物料漿，其中球料比為3:1，球磨時(shí)間為12h；（3）將混合物料漿轉(zhuǎn)入真空干燥箱內(nèi)，在-0.04mpa壓力、75℃溫度下干燥，擦篩，獲得粒徑為0.5~1mm的混合料粉末；（4）將混合料粉末以0.6mpa的壓力壓制成一定形狀的料坯；（5）將壓制好的料坯轉(zhuǎn)入真空反應(yīng)器中，在通n2氣氛、1700℃下碳化還原反應(yīng)2h，再在n2氣氛、1900℃下固溶反應(yīng)3h，獲得（w，ta，ti）（c，n）五元硬質(zhì)合金用固溶體粉末。按照實(shí)施例1的方法，得到最終組織為（w0.3ta0.22ti0.48）（c0.75n0.25）的固溶體粉末，該固溶體粉末的化學(xué)組成如見表1所示。表1固溶體化學(xué)成份元素wtitactcfno測試值（wt.%）42.2417.630.96.50.022.60.08由上表可以看出所制得粉末成分基本與設(shè)計(jì)值相符，氧含量很低（≤0.1%），粉末具有較高的純度（＞99.5%）；其中，ct是固溶體的總碳含量，cf是固溶體中沒有固溶好的游離碳含量，cf和o都屬于雜項(xiàng)，含量越小越好。將圖1中固溶體粉末的xrd圖譜與相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)pdf卡片對比可知，所得固溶體粉末為單相物質(zhì)，且結(jié)晶度高。本實(shí)施例中，利用（w0.3ta0.22ti0.48）（c0.75n0.25）固溶體粉末制備金屬陶刀具材料，具體包括如下步驟：（1）按照配方：50wt.%tic0.7n0.3，25wt.%（w0.3ta0.22ti0.48）（c0.75n0.25）、7wt.%co、8wt.%ni和10wt.%mo2c，分別稱取co、ni、mo2c、（w0.3ta0.22ti0.48）（c0.75n0.25）和tic0.7n0.3，混合；（2）以己烷為濕磨介質(zhì)，球磨70h，以將原料均勻混合，其中，球料比為4:1；（3）再參蠟混合2h，干燥制粒后壓成刀片毛坯，在1470℃、4~6mpa條件下，低壓燒結(jié)1.5h，獲得金屬陶瓷刀具材料。其中，步驟（2）中己烷的添加量為每公斤粉末原料添加400毫升。檢測結(jié)果顯示，該刀具材料的抗彎強(qiáng)度達(dá)到2285mpa，硬度達(dá)到92hra，表現(xiàn)出極好的力學(xué)性能。上述實(shí)施例闡明的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)理解為這些實(shí)施例僅用于更清楚地說明本發(fā)明，而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落入本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。當(dāng)前第1頁12