[发明专利]一种WC-15Fe-5Ni硬质合金

说明书

为了改善硬质合金的硬度、耐磨性，研制了一种WC‑15Fe‑5Ni硬质合金。采用WC粉末，羟基Fe粉和羟基Ni粉为原料，当WC晶粒度较大时，硬质合金的断裂主要以穿晶断裂为主；当WC晶粒度较小时，合金的断裂主要以沿晶断裂为主。合金内部的WC晶粒尺寸随着WC粉末粒度的减小而减小，在中粗粒度范围内，合金中出现WC相的不均匀分布现象，当粒度较小时，合金的显微组织比较均匀。所制得的WC‑15Fe‑5Ni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WC-15Fe-5Ni硬质合金。

背景技术

硬质合金是以难熔金属碳化物(碳化钨、碳化钛、碳化钽、碳化铌和碳化钒等)为基，铁族金属钴或镍等做粘结金属而制成的具有金属性质的粉末冶金材料。硬质合金主要由硬质相和粘结相组成，硬质相一般为WC，传统的硬质合金以Co为粘结相。WC-Co硬质合金由于其具有独特的性能，如高强度、高硬度、高杨氏模量及耐磨损等优点，被广泛应用于各种工业领域，包括切削工具、矿山工具、耐磨零部件等。但金属Co是一种战略性稀缺材料，价格逐年上涨。因此，以Fe和Ni替代Co作为粘结相的硬质合金具有重要实用价值。

在新型硬质合金的研究中，WC-Ni以其优异的抗氧化能力、耐腐蚀性能和相对较低的价格成为人们关注的焦点。用纯Ni或纯Fe作为粘结相时硬质合金存在很多缺陷，性能较低且难稳定，难以工业应用。但是采用Fe和Ni按一定的比例作为粘结相时，合金则表现出良好的综合性能。

发明内容

本发明的目的是为了改善硬质合金的硬度、耐磨性，设计了一种WC-15Fe-5Ni硬质合金。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

WC-15Fe-5Ni硬质合金的制备原料包括：费氏粒度分别为15.03、5.98、2.30、1.31和0.83μm 的WC粉末，费氏粒度<5μm的羟基Fe粉和费氏粒度＜4μm的羟基Ni粉。

WC-15Fe-5Ni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，将其加入球磨机中进行球磨，球磨介质为97号汽油，球磨机转速为100r/min，球磨时间为22h。在球磨后的料浆加入1%丁钠橡胶作为成形剂，然后对其进行真空干燥、过筛，得到符合要求的混合粉末。将混合粉末在200MPa压力下冷压成直径为38mm的圆柱状试样，然后将压坯置于排胶炉中脱胶，脱胶温度为580℃，脱胶时间为70min，再置于工业低压烧结炉中进行烧结，烧结温度为1450℃，烧结时间为80min，在烧结温度下通入5.0MPa氩气以防止烧结过程中粘结相挥发和促进液相流动。

WC-15Fe-5Ni硬质合金的检测步骤为：抗弯强度采用INSTRON56型电子万能材料试验机测量，硬度采用HV10B型维氏硬度计测量，密度采用阿基米德排水法测量，断裂韧性采用单边预裂纹梁法测量，物相组成采用D/max-2500型X射线衍射仪分析，微观结构用Siri200型扫描电镜观察。

所述的WC-15Fe-5Ni硬质合金，合金内部的WC晶粒尺寸随着WC粉末粒度的减小而减小，在中粗粒度范围内，合金中出现WC相的不均匀分布现象，当粒度较小时，合金的显微组织比较均匀。

所述的WC-15Fe-5Ni硬质合金，当WC晶粒度较大时，硬质合金的断裂主要以穿晶断裂为主。当WC晶粒度较小时，合金的断裂主要以沿晶断裂为主。