[发明专利]一种高性能非均匀结构硬质合金及其制备方法

说明书

本发明涉及硬质合金制备技术领域，具体公开了一种高性能非均匀结构硬质合金及其制备方法。该高性能非均匀结构硬质合金是在非均匀结构硬质合金的制备原料中加入0.2－1.6wt％的抑制剂；所述的抑制剂为MC和/或MN，其中M选自有色金属元素V、Ta、Cr、Nb、Zr、Ti、Hf中的任意一种或几种。采用抑制剂并配合碳化钨原料中不同粒度的优化配比，粗粒：中粒：细粒为5－8：1－4：1－3，制备的高性能硬质合金微观结构显示碳化钨晶粒度呈非均匀结构，加入的抑制剂既可以阻碍颗粒间的聚晶长大，又可以起到固溶强化和弥散强化的效果，在合金硬度提高的同时，又提升了合金强度和韧性，经抑制剂强化的非均匀结构合金能有效阻止裂纹的扩展，延长合金的使用寿命。

技术领域

本发明属于硬质合金制备技术领域，具体涉及一种高性能非均匀结构硬质合金及其制备方法。

背景技术

硬质合金以其优异的综合性能广泛应用于切削、基建、矿山、模具和耐磨零部件等领域。其中，用于采掘的矿用硬质合金是其非常重要的一个组成部分。矿用硬质合金产品一般在工况较为恶劣的情况下使用，除了承受压应力、拉应力、切应力等各种冲击力外，还承受各种情况下的磨损和磨耗，因此，优良的矿用硬质合金应具有抵抗磨损所需的高硬度、以及抵抗冲击断裂所需要的高韧性。传统硬质合金由于难以同时具有高硬度和高韧性，显然已不能满足当今制造业的发展需要，非均匀硬质合金兼具高硬度、高韧性“双高”性能逐渐成为广大科研工作者的研究热点。

特粗晶粒硬质合金具有极高的热导率，较好的抗热疲劳与抗热冲击性能，主要用于极端工况条件下软岩的连续开采，如采煤和地铁建设等，与现代化公路、桥梁的连续作业，如挖路和铺路等，以及冲压模、冷墩模和轧辊等。这类合金的市场需求量占硬质合金市场需求总量的10％以上，具有非常广阔的市场前景。

中国专利CN110343889A公开了一种特粗硬质合金及其制备方法，该专利的原料包括费氏粒度为0.1－0.2μm的纳米碳化钨粉、含有费氏粒度为1.0μm 钴粉的粘结相、添加剂以及费氏粒度为25－35μm粗碳化钨粉，采用该专利制得的特粗硬质合金的晶粒度在10.5μm以上；中国专利CN102808096A公开了一种超粗晶WC－Co硬质合金的制备方法，该专利通过在原料中添加适量的细碳化钨粉末，球磨后得到的混合物料中超粗碳化钨粉的平均粒径在5.0－10.0μm，细碳化钨粉的平均粒径为0.1－1.0μm，再压制、烧结得到晶粒度为6.0－14.0μm 的超粗晶硬质合金；中国专利CN102634684A公开了柔性球磨技术制备超粗晶硬质合金的方法，该专利采用将超粗碳化钨粉末和钴在双锥或Y型混合器中进行预混合，然后进行轻度球磨制备了晶粒度在6－10μm的超粗硬质合金，硬度HV30 为740－1240，孔隙度小于A04B00；“纳米及亚微米复合粉添加对超粗晶硬质合金晶粒长大的影响及机制”(稀有金属材料与工程，2019年2月第48卷第2期) 中公开了在粗颗粒WC/Co混合粉添加不同粒径的WC－Co粉，对不同烧结阶段WC 晶粒长大的影响，最后，得出的结论是：加入纳米粉末后，晶粒快速长大；加入亚微米粉末后，晶粒长大的速度减缓。

特粗粒硬质合金虽有高硬度的特点，但因特粗晶粒硬质合金的晶粒粗大，容易发生穿晶断裂，从而影响硬质合金强度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对国家发展对高硬度、高强度、高韧性性能的硬质合金的广泛需求，而现有技术中的特粗晶粒硬质合金虽有高硬度的特点，但因特粗晶粒硬质合金的晶粒粗大，容易发生穿晶断裂，从而影响硬质合金强度等缺陷与不足，提供一种高性能非均匀结构硬质合金及其制备方法。在硬质合金产品中加入抑制剂，溶解的抑制剂在粘结相和碳化钨(WC)相界面上既可以阻碍颗粒间的聚晶长大现象，又可以起到固溶强化和弥散强化的效果。从而显著提高硬质合金的强度和硬度。

本发明采用如下技术方案，来实现发明目的。

首先，本发明公开了一种高性能非均匀结构硬质合金。