[发明专利]一种粘结相呈梯度变化的梯度硬质合金及其制备方法

摘要

一种粘结相呈梯度变化的梯度硬质合金及其制备方法，其特征在于依次包括如下步骤：配制WC‑Co粉末；调节WC‑Co粉末的碳含量，以亚化学当量计算碳含量上限和下限；加入成型剂；压制成坯；脱除成型剂；真空烧结；渗碳热处理，升温至900~1200℃，对真空烧结体进行渗碳热处理，以脉冲方式通气体；升温至1275~1325℃，进行Co相迁移处理；升温至1380~1450℃，通入Ar气，保持压力为10~20毫巴；压力烧结；快速冷却至1270℃；再从1270℃冷却至室温，出炉得到梯度硬质合金。本发明的梯度硬质合金中钴含量呈梯度分布，表面的钴含量低，无渗C相，硬度高，芯部的钴含量高，不含η相，韧性高，整体性能好。

主权项

1.一种粘结相呈梯度变化的梯度硬质合金的制备方法，其特征在于依次包括如下步骤：第一步，配制合金混合料，该合金混合料包括WC粉和Co粉，配制过程如下：（1）加入WC粉和Co粉，混合均匀形成WC‑Co粉末，其中，WC粉所占的质量百分含量为68~98%，Co粉所占的质量百分含量为2~32%；（2）加入碳粉或钨粉来调节所述WC‑Co粉末的碳含量，WC‑Co粉末的碳含量以亚化学当量进行计算，碳含量上限为6.125%×（1‑Co%），碳含量下限为6.130%×（WC%‑Co%×0.26）；（3）加入成型剂，成型剂的加入量为调节完碳含量的所述WC‑Co粉末质量的1.0~3.0%；第二步，压制成坯：将制成的合金混合料压制成软坯合金；第三步，脱除成型剂：将所述软坯合金置于烧结炉中，将烧结炉中的温度从室温升温到400~600℃，保温3~10小时，脱除成型剂，得到脱脂烧结体；第四步，真空烧结：升温至600~900℃，对所述脱脂烧结体进行真空烧结，升温速率为2~6℃/min，真空度为0.2~1.2毫巴，烧结时间为1~3小时，得到真空烧结体；第五步，脉冲渗碳热处理：升温至900~1200℃，对所述真空烧结体进行渗碳热处理，均匀升温，升温速率为3~6℃/min，过程中通入渗碳气体，通入方式为脉冲，一个脉冲周期内渗碳气体有两种压力，高压力为200~800毫巴，低压力为10~50毫巴，一个脉冲周期为5~10分钟，经过4~20个脉冲周期后，得到渗碳烧结体；第六步，Co相迁移处理：继续升温至1275~1325℃，对所述渗碳烧结体进行Co相迁移处理，保温，时间为30~120分钟，之后，得到Co相迁移烧结体；第七步，继续升温至最高烧结温度，最高烧结温度为1380~1450℃，对所述Co相迁移烧结体进行次气氛烧结，升温速率为2~4℃/min，在升温的同时通入Ar气，保持压力为10~20毫巴，使烧结炉内环境处于真空负压状态，升温后，得到次气氛烧结体；第八步，压力烧结：在所述最高烧结温度下，向所述烧结炉继续通入Ar气，压力为 10~100巴，保温保压30~90分钟，对所述次气氛烧结体进行压力烧结，然后得到压力烧结体；第九步，快冷处理：将所述压力烧结体从最高烧结温度快速冷却至1270℃，冷却速度为10~20℃/min，冷却时间为10~20min；然后，再将所述压力烧结体从1270℃冷却至室温，出炉得到所述梯度硬质合金。