[发明专利]一种AlCoCrFeNi作粘结剂的WC-Y2

说明书

本发明公开了一种AlCoCrFeNi作粘结剂的WC‑Y₂O₃‑ZrO₂基体硬质合金的制备方法，采用已掺杂Y₂O₃和ZrO₂的WC基体，并以AlCoCrCuFeNi高熵合金粉末作为粘结剂代替Co，采用球磨法和放电等离子体烧结技术制备WC‑Y₂O₃‑ZrO₂‑10AlCoCrFeNi硬质合金，相比于WC‑AlCoCrFeNi硬质合金材料在硬度和断裂韧性方面上均获得了较大的提高。

技术领域

本发明涉及一种WC基硬质合金材料生产技术领域，具体涉及一种AlCoCrFeNi作粘结剂的WC-Y₂O₃-ZrO₂基体硬质合金的制备方法。

背景技术

硬质合金材料因具有卓越的综合机械性能，在机械工业中被广泛应用于凿岩工具、切削工具和机加工零件以及模具等领域。WC基硬质合金是最常用的一种硬质合金材料。由单一的WC制造的硬质合金材料具有很高的熔点从而很难烧结。因此，用于高性能切削工具和耐磨零件的硬质合金通常是通过添加Co金属结合剂来诱导WC中的液相烧结而制造的。WC 和金属粘结剂Co的结合使得WC-Co硬质合金具有高硬度、足够的断裂韧性、优异的耐磨性和高温强度。但Co是一种稀有资源，除了硬质合金领域对Co的迫切需要外，新能源锂电池等诸多领域对Co的需求也日益庞大，这使Co资源的供给不断紧张化。并且随着硬质合金材料的使用越来越广泛，传统的WC-Co硬质合金已经逐渐无法满足人们的需求。

有研究表明，高熵合金加入至硬质合金WC中，可以替代Co做硬质合金WC的粘结剂，并且可以获得较好的硬度和断裂韧性。为了更好地获得性能优异的硬质合金材料，有研究表明，加入添加剂至合金中可将颗粒细化至亚微米甚至纳米级尺寸，提升合金力学性能,其中利用氧化物掺杂的方式提升效果明显。例如，通过加入适量CeO₂可抑制WC晶粒生长，使晶粒尺寸分布更均匀，合金机械性能(如硬度和断裂韧性)得到明显提升。然而对于利用高熵合金替代Co作粘结剂同时掺杂氧化物的方式用于制造WC基硬质合金的研究很少。

发明内容

本发明旨在提供一种AlCoCrFeNi作粘结剂的WC-Y₂O₃-ZrO₂基体硬质合金的制备方法。本发明采用已掺杂Y₂O₃和ZrO₂的WC基体，并以AlCoCrCuFeNi高熵合金粉末作为粘结剂代替Co，采用球磨法和放电等离子体烧结(SPS)技术制备WC-Y₂O₃-ZrO₂-10AlCoCrFeNi 硬质合金，相比于WC-AlCoCrFeNi硬质合金材料在硬度和断裂韧性方面上均获得了较大的提高。

本发明AlCoCrFeNi作粘结剂的WC-Y₂O₃-ZrO₂基体硬质合金，其组分按质量百分比构成如下：

AlCoCrFeNi 10wt％，WC-Y₂O₃-ZrO₂ 90wt％(其中WC89.6％、Y₂O₃0.25％、ZrO₂0.15％)。

本发明AlCoCrFeNi作粘结剂的WC-Y₂O₃-ZrO₂基体硬质合金的制备方法，是通过球磨的方法和放电等离子烧结(SPS)加工制成，包括如下步骤：

步骤1：干磨