[发明专利]一种基于碳化钨应用的钨合金材料

说明书

本发明公开的基于碳化钨应用的钨合金材料，含量约定：Cr/18％～21％；C/2.2％～2.8％；Mn/0.8％～1％；Cu/0.8％～1％；Mo<0.3％；Ni<0.2％；Nb<0.2％；含碳化钨颗粒40％，其余为Fe,常温硬度达到HRC68°及以上，在900‑1000度范围内，其表面硬度高达62HRC，并有利于耐磨料磨损性能的提高。高温稳定性好，耐磨性是普通高铬合金耐磨的5以倍。

技术领域

本发明涉及一种基于碳化钨应用的钨合金材料。

背景技术

碳化钨是一种由钨和碳组成的化合物。为黑色六方晶体，有金属光泽，硬度与金刚石相近，为电、热的良好导体。碳化钨不溶于水、盐酸和硫酸，易溶于硝酸-氢氟酸的混合酸中。纯的碳化钨易碎，若掺入少量钛、钴等金属，就能减少脆性。用作钢材切割工具的碳化钨，常加入碳化钛、碳化钽或它们的混合物，以提高抗爆能力。碳化钨的化学性质稳定。碳化钨粉应用于硬质合金生产材料。以金属钨和碳为原料，将平均粒径为3～5μm的钨粉与等物质的量的碳黑用球磨机干混，充分混合后，加压成型后放入石墨盘，再在石墨电阻炉或感应电炉中加热至1400～1700℃，最好控制在1550～1650℃。在氢气流中，最初生成W2C，继续在高温下反应生成WC。或者首先将六羰基钨在650～1000℃、CO气氛中热分解制得钨粉，然后与一氧化碳于1150℃反应得到WC，温度高于该温度可生成W2C。

铬金属，银白色金属，质极硬，耐腐蚀。密度7.20克/cm³。熔点1857±20℃，沸点2672℃。化合价+2、+3和+6。电离能为6.766电子伏特。金属铬在酸中一般以表面钝化为其特征。一旦去钝化后，即易溶解于几乎所有的酸中。在高温下被水蒸气所氧化，在1000℃下被一氧化碳所氧化。在高温下，铬与氮起反应并被碱所侵蚀。可溶于强碱溶液。铬具有很高的耐腐蚀性，在空气中，即便是在赤热的状态下，氧化也很慢。不溶于水。镀在金属上可起保护作用。

铌也是一种金属元素。铌能吸收气体，用作除气剂，也是一种良好的超导体。旧称钶。化学符号Nb，原子序数41，原子量92.90638，属周期系ⅤB族。1801年英国查尔斯·哈切特(Charles·Hatchett)在研究伦敦大英博物馆中收藏的铌铁矿中分离出一种新元素的氧化物，并命名该元素为columbium(中译名钶)。1802年瑞典A.G.厄克贝里在钽铁矿中发现另一种新元素tantalum。由于这两种元素性质上非常相似，不少人认为它们是同一种元素。由于它与钽非常相似，起初他竟搞混了。1844年德意志H.罗泽详细研究了许多铌铁矿和钽铁矿，分离出两种元素，才澄清了事实真相。最后查尔斯·哈切特用神话中的女神尼俄伯(Niobe)的名字命名了该元素。在历史上，最初人们用铌所在的铌铁矿的名字columbium来称呼铌。铌[1]在地壳中的含量为0.002％，铌在地壳中的自然储量为520万吨，可开采储量440万吨，[2]主要矿物有铌铁矿〔(Fe，Mn)(Nb，Ta)2Ob〕、烧绿石〔(Ca，Na)2(Nb，Ta，Ti)2O6(OH，F)〕和黑稀金矿、褐钇铌矿、钽铁矿、钛铌钙铈矿。

通常把含铬超过11％，Cr/C超过3.5的材料高铬铸铁，因其具有优良的耐磨料磨损性能而得到广泛应用，又因为铌的碳化物形成能力很强，优先于Fe，Mn，Cr，所以当合金中含有铌、碳时，铌会优先与碳结合形成化合物，但是形成化合物后怎样改变材料本身的硬度及耐磨性，目前还没有完善的附加成分或核心技术来实现。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种基于碳化钨应用的钨合金材料。

本发明提供的一种基于碳化钨应用的钨合金材料，该材料由Cr、C、Mn、Cu、Mo、N及Nb组成，所述合金按以下质量分数设置组分：

优选方案之一，所述合金按以下质量分数设置组分：

优选方案之一，所述合金按以下质量分数设置组分：