[发明专利]一种凝胶离心成形制备TiC-FeCrMo硬质合金

说明书

为了改善TiC‑FeCrMo硬质合金的硬度、耐磨性，制备了一种凝胶离心成形制备TiC‑FeCrMo硬质合金。采用Fe粉、TiC粉、Cr‑Fe粉、Mo粉、Ni粉、炭黑、甲基丙烯酸羟乙酯、甲苯、过氧化苯甲酰、二甲基苯胺和油酸为原料，凝胶离心成形制备TiC‑FeCrMo硬质合金，离心转速是凝胶离心成形工艺是否能够成功制备出综合性能良好的硬质合金的关键，适合的离心转速参数能够使制得的硬质合金性能得到大幅提升，最佳转速为3700r/min。所制得的凝胶离心成形制备TiC‑FeCrMo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TiC‑FeCrMo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，尤其涉及一种凝胶离心成形制备TiC-FeCrMo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。WC-Co硬质合金占整个硬质合金产品的一半以上，具有非常突出的地位。其硬度高、红硬性高、抗压强度高、耐磨性好，耐蚀性与抗氧化性良好的特点，广泛应用于切削刀具、矿用工具、模具、量具、耐磨零件以及机械密封等工业领域，被称为“现代工业的牙齿”。

TiC浅灰色，立方晶系，不溶于水，具有很高的化学稳定性，与盐酸、硫酸几乎不起化学反应，但能够溶解于王水，硝酸，以及氢氟酸中，还溶于碱性氧化物的溶液中。TiC是具有金属光泽的铁灰色晶体,属于NaCl型面心立方结构,晶格常数为0.4329nm,空间群为Fm3m,在晶格位置上碳原子与钛原子是等价的,TiC原子间以很强的共价键结合,具有类似金属的若干特性,如高的熔点、沸点和硬度,硬度仅次于金刚石,有良好的导热和导电性,在温度极低时甚至表现出超导性。因此,TiC被广泛用于制造金属陶瓷,耐热合金、硬质合金、抗磨材料、高温辐射材料以及其它高温真空器件,用其制备的复相材料在机械加工、冶金矿产、航天和聚变堆等领域有着广泛的应用。

发明内容

本发明的目的是为了改善TiC-FeCrMo硬质合金的硬度、耐磨性，设计了一种凝胶离心成形制备TiC-FeCrMo硬质合金。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

凝胶离心成形制备TiC-FeCrMo硬质合金的制备原料包括：平均粒度10μm的Fe粉，平均粒度2μm的TiC粉，Cr-Fe粉，Mo粉，Ni粉，炭黑，甲基丙烯酸羟乙酯，甲苯，过氧化苯甲酰，二甲基苯胺，油酸。

凝胶离心成形制备TiC-FeCrMo硬质合金的制备步骤为：将原始粉末按实验设计方案称重、配料，配好后倒入双筒振动球磨机中进行湿磨，球磨介质为无水乙醇，球磨时间为24h。球磨结束后，将制得的粒料进行真空干燥，干燥时间为50min，干燥温度为40℃。将制好的粉末放入真空炉进行脱胶烧结一体烧结，烧结温度为1250℃，保温时间为90min。

凝胶离心成形制备TiC-FeCrMo硬质合金的检测步骤为：浆料粘度采用NDJ-79型旋转粘度计测定，密度采用Archimedes法测定，抗弯强度采用CMT4305电子材料力学性能实验机测量，显微组织采用LEO-1450型扫描电镜观察。

所述的凝胶离心成形制备TiC-FeCrMo硬质合金，凝胶离心成形工艺能够提高硬质合金的力学性能。所制得的硬质合金具有致密化程度高、组织结构均匀的优点，其抗弯强度为2135MPa，密度为7.9g/cm³，相对密度92.7%。

所述的凝胶离心成形制备TiC-FeCrMo硬质合金，流动性好的浆料对硬质合金性能的提升具有重要作用，其可以保证在硬质合金的制备过程中能够形成均匀的内部结构，没有团聚等缺陷出现。