[发明专利]一种通过Si强化Co-Ni基粘结相的硬质合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种新型粘结相的硬质合金及其制备方法，按照质量百分比，由10～15wt％的钴、10～15wt％的镍、0.6～2.5wt％的碳化硅和余量的碳化钨的组成。本发明采用了Si强化Co‑Ni粘结相来增强硬质合金，其有序强化相弥散分布到粘结相中。在相当条件下，与现有Co‑Ni粘结相硬质合金相比，本发明的Co‑Ni‑Si为粘结相的增强硬质合金，可实现室温和高温抗弯强度提高20％以上；而且本发明的工艺简单可控，有利于实现产业化。

技术领域

本发明属于硬质合金技术领域，具体涉及一种新型粘结相的硬质合金及其制备方法，特别是一种通过粉末冶金的技术制备以WC为硬质相、Co-Ni-Si为粘结相的增强硬质合金及其制备方法。

背景技术

WC基硬质合金由于其高强度、高硬度、高耐磨性和高红硬性，被广泛地用作切削刀具、矿山工具和耐磨零件等。众所周知，传统WC-Co硬质合金的耐磨性主要取决于合金硬度。而传统WC-Co硬质合金的硬度和韧性是对矛盾体，即提高合金的硬度往往需要牺牲一定韧性作为代价。研究表明，在合金硬度和断裂韧性相当的条件下，强化粘结相的WC-Co硬质合金相比传统WC-Co硬质合金具有更好的耐磨性。如Konyashin等人于2005年第23卷【《国际难熔金属和硬质材料》（英文：International Journal of Refractory Metals and HardMaterials）第225-232页】上发表的文章“用于矿山工具的新型增强粘结相超粗硬质合金”（英文: Novel ultra-coarse hardmetal grades with reinforced binder for miningand construction）中提到了通过热处理的方法在Co粘结相中析出～3nm左右的有序L12结构颗粒Co3W来强化粘结相，使得合金在不降低合金韧性条件下，可显著提高合金的耐磨性，合金工具的使用寿命较传统超粗晶WC-Co硬质合金提高2～3倍。但这种方法对碳含量要求极高，控制难度大，工艺复杂。

此外，在硬质合金中添加硬质颗粒后也可对粘结相形成质点强化作用而提高合金的性能。如纳米晶须碳化硅，这种颗粒对WC-Ni硬质合金Ni基粘结相具有很好的强化效果。如Ren等人于2013年第36卷【《国际难熔金属和硬质材料》（英文：International Journalof Refractory Metals and Hard Materials）第294-299页】上发表的文章“纳米晶须碳化硅添加对热压烧结WC-Ni基硬质合金的影响”（英文: Effect ofSiC nano-whiskeraddition on WC-Ni based cemented carbides fabricated by hot-press sintering）中提到了添加适量碳化硅能改善合金的部分性能。该方法仅针对Ni基粘结相。且当粘结相含量较低时，碳化硅仅是作为硬质相颗粒进行强化，并未与粘结相基体形成固溶或第三相沉淀强化，强化效果有限；且该方法制备的合金中的碳化硅在显微组织结构中容易出现团聚。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的通过Si强化Co-Ni基粘结相的硬质合金及其制备方法，通过Si强化Co-Ni基粘结相，形成有序强化相弥散分布到粘结相中，使该硬质合金具有比传统硬质合金更高的室温和高温抗弯强度，能够用于高温工况条件下使用的模具、轧辊及刀具基体上。

本发明这种通过Si强化Co-Ni基粘结相的硬质合金，按照质量百分比，由10~15wt％的钴、10~15wt％的镍、0.6~2.5wt％的碳化硅和余量的碳化钨的组成。

所述的碳化硅的粒度为0.6~3.0um。

优选的，所述的通过Si强化Co-Ni基粘结相的硬质合金，按照质量百分比，由13~15wt％的钴、13~15wt％的镍、0.6~2.5wt％的碳化硅和余量的碳化钨的组成。

进一步优选的，所述的通过Si强化Co-Ni基粘结相的硬质合金，按照质量百分比，由13wt％的钴、13 wt％的镍、0.6wt％的碳化硅和余量的碳化钨的组成。