[发明专利]一种高耐磨的硬质合金复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于硬质合金技术领域，公开一种高耐磨的硬质合金复合材料及其制备方法，所述制备方法为：将碳化钨与其他金属碳化物经球磨处理混匀后，压制成型，获得坯体；将坯体进行烧结处理，冷却后获得硬质合金基体；将高熵合金的质量百分比组分按照熔点由低至高的顺序，从下至上堆放，抽真空后，于惰性气氛中进行熔炼处理，使得各个组分均完成熔融，获得熔融液；将硬质合金基体置于模具底部，将熔融液浇铸于硬质合金基体上，浇铸完成后保温，获得合金锭；将合金锭进行多道次轧制处理，即获得高耐磨的硬质合金复合材料。本发明制备方法操作方便，且制备的硬质合金复合材料具有高强度、高韧性且高耐磨的优异性能，有利于其进一步的应用和使用。

技术领域

本发明涉及硬质合金技术领域，尤其涉及一种高耐磨的硬质合金复合材料及其制备方法。

背景技术

硬质合金具有较高的硬度，以及优良的耐磨、耐热、耐腐蚀性，因此被广泛应用于加工冲头、耐磨零件以及矿山开采工具等。

然而，现有的硬质合金主要是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制备而得，因此现有的硬质合金脆性较大，导致其难以加工，且遭受到冲击时容易发生断裂，严重阻碍了硬质合金的进一步的研究和应用。

为了解决上述技术问题，现有技术中提出将硬质合金与其他材料进行复合的方式以改善硬质合金的性能，比如：1)通过在硬质合金表面涂覆TiN、三氧化二铝等功能性涂层，且现有技术中目前主要采用化学气相沉积或物理气相沉积法在硬质合金表面涂覆功能性涂层，但是制备的涂层材料与硬质合金基体之间由于存在热膨胀系数的差异，导致涂层材料与基体之间的结合力较差，在使用过程中容易产生裂纹，无法有效且稳定的改善硬质合金的性能；2)采用焊接的方式将硬质合金与碳钢等钢基材料进行复合，使得碳钢中的铁元素与硬质合金中的钴或镍发生固溶进而通过硬质合金与碳钢的结合，在硬质合金的基础上引入塑性好且抗冲击性强的碳钢，以实现对硬质合金性能的改善，但是形成固溶相的结合力也不是很强，且焊接形成的复合材料的焊接处会存在大量热残余应力，导致获得的复合材料容易从焊接处发生开裂的现象。也就是说，上述两种方法均无法有效且稳定的改善硬质合金的性能，尤其是在保证其硬度和耐磨性的基础上，提高硬质合金的韧性，进而限制硬质合金的进一步发展和应用。

为此，本发明提供一种高耐磨的硬质合金复合材料及其制备方法。

发明内容

为了解决上述现有技术中的不足，本发明提供一种高耐磨的硬质合金复合材料及其制备方法。

本发明的一种高耐磨的硬质合金复合材料及其制备方法是通过以下技术方案实现的：

本发明的第一个目的是提供一种高耐磨的硬质合金复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将碳化钨与其他金属碳化物经球磨处理混匀，获得混合粉体；

其中，所述其他金属碳化物为碳化钛和碳化钒中的一种或两种；

步骤2，将所述混合粉体压制成型，获得坯体；随后，将所述坯体进行烧结处理，冷却后，获得硬质合金基体；

步骤3，按照以下高熵合金的质量百分比组分配比，称取相应的各个质量百分比组分并按照熔点由低至高的顺序，从下至上堆放于熔炼炉内，抽真空处理后，于惰性气氛中进行熔炼处理，使得各个组分均完成熔融，获得熔融液：

35～45％Co、21～24％Cr、10～15％Fe、21～24％Ni、0.1～0.8％M；

其中，M为Ce或Zr；

步骤4，将所述硬质合金基体置于模具底部，随后将所述熔融液浇铸于所述硬质合金基体上，浇铸完成后，进行保温处理，获得合金锭；

步骤5，将所述合金锭进行多道次轧制处理，即获得所述高耐磨的硬质合金复合材料。