[发明专利]一种梯度结构耐磨复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种梯度结构耐磨复合材料及其制备方法，属于粉末冶金技术领域。解决了现有技术中硬质合金的价格较昂贵，且抗冲击性能较差的技术问题。本发明的制备方法：先在粗粒度耐磨材料颗粒表面真空蒸镀细粒度耐磨材料粉体，然后将得到的表面改性的粗粒度耐磨材料颗粒、细粒度耐磨材料粉体与含分散剂的溶剂混合均匀，得到复合浆料；再将复合浆料浇注到模具内，振动模具，加热除去溶剂，最后将模具放置在热压机上，烧结，得到梯度结构耐磨复合材料。该材料中，粗粒度耐磨材料在细粒度耐磨材料中呈梯度分布，能够在高速冲击和长时磨损等工况下表现出良好的强度、韧性和耐磨性等性能。

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种梯度结构耐磨复合材料及其制备方法。

背景技术

硬质合金是以难熔金属硬质化合物(如WC或TiC)作为硬质相，以过渡族金属(如Fe、Co、Ni及其合金或高熵合金)作为黏结相，通常采用粉末冶金法制造的复相材料。硬质合金具有很高的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性，广泛应用于军工、航天航空、机械加工、冶金、石油钻井、矿山工具、电子通讯、建筑等领域。

然而，硬质合金的价格较昂贵，且抗冲击性能较差。为了进一步扩展硬质合金的应用领域，便需要提高硬质合金的抗冲击性能。

引入梯度结构是硬质合金改性的一种方式。如中国专利公开了一种成形模具用梯度结构高钴YG硬质合金及制备方法(公开号115725884A)，该方法在制备高钴YG硬质合金的原料Co粉、W粉和WC粉中加入微量TiN粉，通过第二硬质相TiN提高高钴YG硬质合金的硬度和抗塑性变形能力，同时利用Ti和N之间强烈的热力学耦合作用获得具有成分梯度结构的硬质合金，使硬质合金表层仍然保持WC-Co两相组织并保持高的韧性，而且，将烧结后的梯度硬质合金作深冷处理，补偿因TiN的引入导致的YG硬质合金横向断裂强度的降低，从而制备了硬度高、抗塑性变形能力强、强度高的梯度结构高钴YG硬质合金。但现有技术中，硬质合金的梯度改性基本都集中在晶相结构上，且并未针对硬质合金的抗冲击性能进行改性。

发明内容

有鉴于此，本发明为解决现有技术中硬质合金的价格较昂贵，且抗冲击性能较差的技术问题，提供一种梯度结构耐磨复合材料及其制备方法。

本发明解决上述技术问题采取的技术方案如下。

本发明的梯度结构耐磨复合材料的制备方法，步骤如下：

步骤一、按体积比1:100～100:1将粗粒度耐磨材料颗粒和细粒度耐磨材料粉体混合均匀，真空蒸镀，得到表面改性的粗粒度耐磨材料颗粒；

所述粗粒度耐磨材料颗粒为一种硬质合金颗粒或多种硬质合金颗粒的混合物，粗粒度耐磨材料颗粒的粒度范围D₅₀为1～200mm；

所述细粒度耐磨材料粉末为铁合金粉末，细粒度耐磨材料粉体的粒度范围D₅₀为0.1～200μm；

步骤二、将表面改性的粗粒度耐磨材料颗粒、步骤一中剩余的细粒度耐磨材料粉体与含分散剂的溶剂混合均匀，得到复合浆料；

步骤三、将复合浆料浇注到模具内，振动模具，振动完成后，加热除去复合浆料内的溶剂；

所述振动的条件为：振动频率为10Hz～5000Hz，加速度为1m/s²～1000m/s²，持续时间为0.001h～10h；

步骤四、将模具加压烧结，得到梯度结构耐磨复合材料。

优选的是，步骤一中，所述粗粒度耐磨材料颗粒为WC基硬质合金颗粒、TiC基硬质合金颗粒、TiCN基硬质合金颗粒和TiN基硬质合金颗粒中的一种或多种的混合物。

优选的是，步骤一中，所述真空蒸镀的条件为：真空度≤-0.01MPa，温度为600～1200℃，时间为0.1～200h。