[发明专利]高硬度高强度PY30T硬质合金及其合金制品的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及硬质合金材料技术领域，特指一种高硬度高强度PY30T硬质合金及其合金制品的制备方法。

背景技术：

近年来，随着航天航空工业、原子能工业和电子工业的发展，各种耐热合金、钛合金以及非磁性合金材料被广泛使用。能源工业也需要具有特殊性能的新材料。然而现有的切削硬质合金刀具硬度低、耐磨性低，不能加工上述新材料。

现有的硬质合金主要是以WC、TiC或二者形成复式碳化物为硬质相，以Co为粘结相，通过粉末冶金工艺高温液相烧结而成的一种合金材料。硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍有很高的硬度。

制造硬质合金时，选用原料粉末粒度在1～2微米之间，且纯度很高。原料按规定组成比例进行配料，加进酒精或其他介质在湿式球磨机中湿磨，使它们充分混合、粉碎，经干燥、过筛后加入蜡或胶等一类的成型剂，再经过干燥、过筛制得混合料。把混合料制粒、压型，加热到接近粘结金属熔点（1300～1500℃）的时候，硬化相与粘结金属便形成共晶合金。经过冷却，硬化相分布在粘结金属组成的网格里，彼此紧密地联系在一起，形成一个牢固的整体。硬质合金的硬度取决于硬化相含量和晶粒粒度，即硬化相含量越高、晶粒越细，则硬度也越大。结温度降低硬质合金的韧性由粘结金属决定，粘结金属含量越高，抗弯强度越大。

WC-Co硬质合金传统的制备方法是通过W粉和C粉在1400～1600固相反应生成WC，然后与Co粉混合球磨、冷压成型，最后经液相烧结致密化。这种制备方法得到的合金晶粒一般在1um～10um，存在脆性大、加工软化等问题。调整WC/Co组分虽可改善最终零件的某些性能，例如增加WC含量会提高零件的硬度增加耐磨性和耐蚀性；增加Co含量可提高强度韧性和改善加工性能。然而长期以来一直难以在提高硬度的同时，提高强度和韧性。

硬质合金目前从传统型向超细、纳米级的转化已经成为其发展趋势，在过去的十几年中，在高性能硬质合金领域，超细硬质合金和纳米级硬质合金的研究一直是一个热点问题。然而过分追求制备纳米或超细硬质合金，使成本急剧提高，取得的效果并不是非常的明显，而且用粉末冶金这种传统工艺生产硬质合金难以控制烧结过程中的晶粒长大，致使获得细小晶粒的硬质合金非常困难。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种高硬度高强度PY30T硬质合金及其合金制品的制备方法。

本发明实现其目的采用的技术方案是：一种高硬度高强度PY30T硬质合金，该硬质合金中主要成分及其重量百分比含量为：碳化钨83%-87%、钴6%-10%、碳化铬0.4%-0.6%、碳化钽0.2%-0.4%、稀土氧化物0.91%-0.99%以及余量钨粉，其中，所述钨粉、碳化钨粒径不超过0.6微米。

一种高硬度高强度PY30T硬质合金制品的生产工艺，该生产工艺包含如下步骤：

a.用钨粉低温碳化制得碳化钨粉；

b.按质量配比碳化钨83%-87%、钴6%-10%、碳化铬0.4%-0.6%、碳化钽0.2%-0.4%、稀土氧化物0.91%-0.99%、余量钨粉配备原料；

c.将配备好的原料投入球磨机中进行湿磨

d.湿磨完成后干燥制粒，根据需要压制成型硬质合金半成品；

e.对半成品进行检测后脱蜡、预烧，再进行真空烧结，制得硬质合金成品。

所述步骤c中湿磨的条件是：在全封闭车间、可倾斜式湿磨机中进行，湿磨液体介质为无水酒精，湿磨中研磨球与混合物料的质量比为3:1，湿磨中固液质量比为20:1，球磨的转速为36r/min-40r/min，球磨时间为96h。

所述步骤e中，对硬质合金半成品进行预烧的工艺条件是：先加热50min-70min使之升温至340℃-360℃，然后保温50min-70min；再加热50min-70min使温度从340℃-360℃升温至640℃-660℃，再保温50min-70min；然后再进行真空烧结。

所述真空烧结的工艺条件是：在真空条件下，对预烧后的产品加热50min-70min使其温度从640℃-660℃升至1090℃-1110℃，然后保温50min-70min；然后快速加热使其温度升至1190℃-1210℃并保温20min-40min；然后再加热50min-70min使其温度升至1450℃-1470℃，再保温50min-70min；最后冷却得到硬质合金制品。