[发明专利]一种硬质合金棒材结构成型方法及其结构以及应用

说明书

本发明公开了一种硬质合金棒材结构成型方法及其结构以及应用，包括：填充；压制成型；烧结，在真空条件下进行烧结，所述烧结温度分别达到300～310、600～610、1000～1100℃时，保温25～30min，当烧结温度达到1500～1550℃时，经过50～60min降温至1150～1200℃继续加热至1500～1550℃并保温55～60min；冷却；本发明成型方法制作出的硬质合金棒材结构通过内外双层结构的有效结合，其中，外层采用碳素钢一体成型，保证了棒材结构的韧性，内层采用硬度和耐磨性较高的硬质合金，与外层韧性较高的碳素钢配合，在结构方面有效的调节了耐磨性和韧性及抗疲劳性之间的矛盾。

技术领域

本发明属于硬质合金领域，具体涉及一种硬质合金棒材结构成型方法及其结构以及应用。

背景技术

硬质合金是一种以难熔金属化合物为基体，以铁族金属作为粘接剂，用粉末冶金方法制造的一种材料，由于这种材料在常温和高温条件下均具有高的硬度、高的机械强度和弹性模数，以及良好的化学稳定性和耐酸、耐碱、耐腐蚀、抗氧化等优点，使它在现代工具材料、耐磨材料、耐腐蚀和耐高温材料等方面占据着重要地位。但是，由于硬质合金是难熔金属化合物和粘接相金属的统一体，难熔化合物硬而脆，粘接相金属软而韧，在这个统一体中难熔化合物和粘接相金属含量关系反映在性能上就是合金的硬度、耐磨性与合金的韧性、机械强度及抗疲劳性间此消彼长的关系：即合金的硬度与强度，耐磨性和韧性及抗疲劳性之间存在尖锐的矛盾。

现有技术中，通常通过梯度硬质合金来解决合金硬度与强度间的问题，通过硬质合金各组分的配比调整，调节耐磨性和韧性及抗疲劳性之间存在尖锐的矛盾。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供硬质合金棒材结构成型方法，通过结构上的调整来解决现有技术中硬质合金强度与硬度，耐磨性和韧性及抗疲劳性之间矛盾的问题，同时达到减少成本的目的。

本发明根据棒材结构，设计合理的材料配方，包括组分成分、含量比例、以及成型工艺参数，通过各组分的协同作用，优化组分比例和工艺参数，得到一种综合性能优异，成本低廉的硬质合金材料，主要用于机加工刀具领域。

本发明为了解决现有技术问题所采用的技术方案如下：

提供一种硬质合金棒材结构成型方法，包括：

填充，设置一外层结构，所述外层结构一体成型，设置腔体位于所述外层结构内部，设置凹槽位于所述腔体内表面，在腔体内填充硬质合金粉末；

压制成型，将填充入所述腔体的硬质合金粉末挤压，并填满所述腔体及腔体内的凹槽；

烧结，在真空条件下进行烧结，所述烧结温度分别达到300～310、600～610、1000～1100℃时，保温25～30min，当烧结温度达到1500～1550℃时，经过50～60min降温至1150～1200℃继续加热至1500～1550℃并保温55～60min；

冷却，冷却过程中，通过液态二氧化碳、液氮或冷却水雾化对经烧结后的硬质合金棒材结构进行冷却工序。

进一步地，所述硬质合金粉末由以下重量份原料组成：WC粉末65～80份、Co粉末1～3份、TaC3～3.5份、NbC2～3份、MoC8～10份、ZrC6～8份、TiC25～30份、铁粉3～5份、镍粉1～2份。；其中，碳化钨、碳化钛、碳化锆、碳化铌，按比例混合后在高温下生产类质同晶体，钴作为连续相的粘结剂，为材料提供韧性和弯矩强度，碳化钽作为抑制剂，用于控制晶粒长大速度，保障材料具有很好的硬度、韧性和耐磨性能，碳化锆还能够提高材料耐高温性能，碳化钼提高材料的耐腐蚀性能，碳化铌提高材料的耐磨性能以及高温尺寸稳定性，碳化铌和碳化钼协同作用，也同时起到细化晶粒的作用。