[发明专利]一种真空烧结制备的WC-8Ni硬质合金

说明书

为了改善WC‑Ni硬质合金的硬度、耐磨性，研制了一种真空烧结制备的WC‑8Ni硬质合金。采用WC粉和Ni粉为原料，对于WC‑8%Ni硬质合金，最佳的真空烧结温度为1350℃，在该温度下烧结试样无脆性η相形成，具有最高的断裂韧性及较高的硬度和密度。烧结温度对WC‑Ni合金的性质有很大影响，合适的烧结温度能够降低硬质合金的孔隙率及缺陷，也能够增强硬质合金的力学性能。所制得的真空烧结制备的WC‑8Ni硬质合金，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。本发明能够为制备高性能的WC‑Ni硬质合金提供一种新的生产工艺。

所属技术领域

本发明涉及一种硬质合金材料，尤其涉及一种真空烧结制备的WC-8Ni硬质合金。

背景技术

硬质合金是一种具有高硬度、高强度、高韧性的工具材料，在切削刀具和轴承等摩擦磨损较严重的场合应用较多。传统意义上的硬质合金是指将具有优异物理性能的硬质相WC颗粒嵌入低熔点的粘结相Co中，通过粉末冶金方法制备所得到的合金材料。然而，随着现代工业的发展，硬质合金的应用范围正在不断扩大，除了对硬度和强度之外，对硬质合金的耐腐蚀性能也有了较高的要求。WC-Ni硬质合金具有高强度、高硬度、优良的耐磨性、耐热性以及良好的抗腐蚀性等特点，广泛应用于高压、高转速、高温、腐蚀性介质等工作环境。

真空烧结是一种瓷坯在真空条件下烧结的方法，氧化物陶瓷坯体的气孔中含有的水蒸气、氢、氧等气体在烧结过程中借溶解、扩散沿着坯体晶界或通过晶粒可从气孔中逸出。

发明内容

本发明的目的是为了改善WC-Ni硬质合金的硬度、耐磨性，设计了一种真空烧结制备的WC-8Ni硬质合金。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

真空烧结制备的WC-8Ni硬质合金的制备原料包括：粒径2-3μm的WC粉和Ni粉。

真空烧结制备的WC-8Ni硬质合金的制备步骤为：将原料粉末按照实验设计方案进行称量、配料并混合，将混合粉放入球磨机中进行球磨，球磨时间为72h，球料质量比为6：1，球磨介质为酒精。将球磨后的料浆过滤后进行真空干燥，真空干燥温度为50℃。随后将混合料放入过氧化氢溶液中去除Ni粉在球磨过程中产生的氧化皮，并将混合料放入氢气气氛的管式炉中进行还原反应，反应温度为400℃。将经过还原反应的混合料加入2%固体石蜡成形混合均匀，然后放入真空干燥炉中进行真空干燥。混合料干燥后放入圆柱形模具中进行压制成形，压制设备为液压机。压坯先在850℃下、空气气氛中进行预处理，随后在不同温度下进行真空烧结，保温2h后炉冷至室温。

真空烧结制备的WC-8Ni硬质合金的检测步骤为：显微组织形貌采用HiS480场发射扫描电镜观察，金相组织采用Lei5000M金相显微镜观察，物相组成采用X射线衍射仪分析，密度利用阿基米德原理及AN202电子分析天平测定，显微硬度采用AVK显微硬度计测试，断裂韧性通过压痕法测定。

所述的真空烧结制备的WC-8Ni硬质合金，随着烧结温度的提高，硬质合金试样的孔隙率和缺陷不断减少，η相形成并越来越多，1400℃烧结试样表面形成了大量脆性η相，使其在冷却过程中产生大量裂纹。

所述的真空烧结制备的WC-8Ni硬质合金，Ni硬质合金试样的密度和硬度均随着烧结温度的升高而增加，但在高温段增加缓慢。试样的断裂韧性随烧结温度的升高先增大后减小，并在1350℃下达到最高值35MPa·m^1/2。由于脆性η相的形成，1350℃以上烧结试样的断裂韧性随烧结温度的升高而下降。

所述的真空烧结制备的WC-8Ni硬质合金，对于WC-8%Ni硬质合金，最佳的真空烧结温度为1350℃，在该温度下烧结试样无脆性η相形成，具有最高的断裂韧性及较高的硬度和密度。

本发明的有益效果是：