[发明专利]一种无钴梯度WC硬质合金高压方块及其制备方法

权利要求书

1.一种无钴梯度WC硬质合金高压方块的制备方法，其特征在于包括如下制备步骤：

(1)机械合金化制备Ni₃Al粉末：按以下质量百分比的原料粉末配料：Ni 68.90～70.20％、Al 10.00～11.00％、Fe 10.40～10.90％、Cr 7.90～8.30％、Zr 0.80～1.00％、B0.20～0.40％，其余为不可避免的微量杂质；将上述原料粉末置于球磨机中干式球磨，制得颗粒尺寸≤250μm的Ni₃Al金属间化合物粉末；

(2)将所得Ni₃Al金属间化合物粉末与WC粉末及成型剂石蜡置于溶剂中进行湿式球磨，制得混合浆料，然后将上述混合浆料烘干、碾碎、过筛，得到颗粒尺寸≤250μm的混合粉末；此步骤通过调节Ni₃Al金属间化合物粉末的加入量，分别得到Ni₃Al质量百分含量为10％～15％的高Ni₃Al含量混合粉末和Ni₃Al质量百分含量为2％～8％的低Ni₃Al含量混合粉末；

(3)先对高Ni₃Al含量混合粉末进行预压成型，得到芯部方块，再使用冷等静压处理；然后在芯部方块外包覆一层低Ni₃Al含量混合粉末，预压成型得到整体方块，再使用冷等静压处理，得到最终预压方块；所述芯部方块的尺寸为40×40×40mm³，所得整体方块的尺寸为60×60×60mm³；

(4)将所得预压方块进行真空烧结，得到所述无钴梯度WC硬质合金高压方块；

步骤(2)中所述成型剂石蜡的加入量为Ni₃Al金属间化合物粉末和WC粉末总质量的1.50％～4.20％；

步骤(4)中所述真空烧结的条件如下：

烧结升温速率：10～50℃/min，

烧结温度：1200～1400℃，

烧结保温时间：0～60min，

烧结真空度：≤6Pa。

2.根据权利要求1所述的一种无钴梯度WC硬质合金高压方块的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述Ni、Al、Cr、Fe、Zr粉末纯度≥99.9％、粒度为1～3μm，B粉末为纯度≥99.0％的无定形高纯硼粉。

3.根据权利要求1所述的一种无钴梯度WC硬质合金高压方块的制备方法，其特征在于所述干式球磨的条件为：球磨材质采用WC硬质合金，球料比为10:1，转速266r/min，并采用高纯Ar气作为保护气氛。

4.根据权利要求1所述的一种无钴梯度WC硬质合金高压方块的制备方法，其特征在于：所述WC粉末为纯度≥99.9％、粒度为2～8μm的WC粉末。

5.根据权利要求1所述的一种无钴梯度WC硬质合金高压方块的制备方法，其特征在于：所述的溶剂为乙醇；所述湿式球磨的条件为：磨球材质为WC-Co硬质合金，球料比为5:1，转速180r/min；所述烘干是指烘干至溶剂残余量≤1％。

6.根据权利要求1所述的一种无钴梯度WC硬质合金高压方块的制备方法，其特征在于：所述冷等静压处理的条件为200～500MPa保压15min。

7.一种无钴梯度WC硬质合金高压方块，通过权利要求1～6任一项所述的方法制备得到；所述高压方块材料中，芯部WC-Ni₃Al材料横向断裂强度为1900～2200MPa，断裂韧性为13～16.0MPa·m^1/2；表层WC-Ni₃Al材料硬度为90～100HRA、横向断裂强度为1400～1700MPa，断裂韧性为8～10.0MPa·m^1/2。