[发明专利]一种表面具有高熵合金层的硬质合金及其制备方法

权利要求书

1.一种表面具有高熵合金层的硬质合金，其特征在于：合金主要由硬质相WC、立方碳氮化物Ti(C,N)和(Ta,Nb)C以及以Al、Co、Cr、Fe、Ni为组元的高熵合金作为粘结相组成，合金成分按质量百分比由下述粉末原料组分制得：

1-10%的Ti(C,N)、1-10%的(Ta,Nb)C、6-15%AlCoCrFeNi高熵合金，余量为WC；

所述硬质合金的表面具有一层由粘结相AlCoCrFeNi组成的高熵合金层；

所述硬质合金表面的高熵合金层的厚度为3~30μm；

所述硬质合金表面的高熵合金层不含有硬质相WC和碳氮化物Ti(C,N)和(Ta,Nb)C；

所述硬质合金内部是由硬质相WC和碳氮化物Ti(C,N)和(Ta,Nb)C以及粘结相AlCoCrFeNi组成。

2.根据权利要求1所述的一种表面具有高熵合金层的硬质合金的制备方法，其特征在于按照以下步骤进行：

（1）采用添加碳氮化物的硬质合金原料进行配料，其成分按质量百分比为：1-10%的Ti(C,N)、1-10%的(Ta,Nb)C、6-15%AlCoCrFeNi高熵合金，余量为WC；

（2）将上述原料进行湿磨和干燥；

（3）先采用放电等离子烧结对混合粉末原料进行预烧结，制备致密的硬质合金；

（4）将预烧结制备的硬质合金在真空无氮气氛下进行热处理，制备得到一种表面具有高熵合金层的硬质合金。

3.根据权利要求2所述一种表面具有高熵合金层的硬质合金的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）采用的原料中WC粉末的平均颗粒粒度为0.1~0.6μm，Ti(C,N)和(Ta,Nb)C粉末的平均颗粒粒度为0.2~1.5μm，高熵合金AlCoCrFeNi粉末的平均颗粒粒度在0.2-1.0μm之间。

4.根据权利要求2所述一种表面具有高熵合金层的硬质合金的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）进行湿磨时，球料比为(5~14):1，湿磨介质为酒精，转速为30~300r/min，湿磨时间为6~96h，湿磨后在真空干燥箱中干燥。

5.根据权利要求2所述一种表面具有高熵合金层的硬质合金的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）预烧结的放电等离子烧结为：将装有混合料的模具置于放电等离子烧结炉中进行预烧结，先抽真空到10Pa以下后开始升温，升温到烧结温度时进行保温，同时施加30-100MPa的烧结压力，烧结温度为1000~1500℃，在烧结压力下保温1-100min，保温结束后随炉冷却至室温，得到致密的硬质合金。

6.根据权利要求2所述一种表面具有高熵合金层的硬质合金的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）的真空无氮气氛下进行热处理为：将预烧结后的硬质合金置于真空无氮气氛炉中，抽真空到10^-4Pa以下开始升温，升温至1200~1600℃并保温0.2~4h，保温结束后随炉冷却至室温。