[发明专利]一种第二相强化高熵粘结剂硬质合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种第二相强化高熵粘结剂硬质合金及其制备方法，其特征为所述高熵合金粘结相成分以原子比例计，包括以下成分：其中Fe:Co:Ni:Al:Ti(Nb、Ta等)＝1:1:1:x:y(x1,y1)。将金属粉末混合在球磨机中进行机械合金化，得到高熵合金粉末，高熵粘结相的质量百分比占总体系的10wt.％～30wt.％。将原料置于行星球磨机中进行高能球磨，形成高熵合金粉末后，放入球磨机中低速混合高熵合金粉末与硬质相WC粉末，得到混料。经放电等离子烧结，得到硬质合金烧结体。所述烧结工艺采用压力为20～60Mpa，控制烧结温度在1000～1500℃，保温时间为4～10min。本发明高熵合金粘结相中由第二相γ’相强化，所得到的硬质合金致密度达到96～99.8％，硬度达到1100～2300HV₃₀，断裂韧性达到9～20MNm^‑3/2，其力学性能较工业常用Co基粘结相硬质合金要好，在高性能硬质合金应用领域，提供了更加优质的材料选择。

技术领域

本发明涉及高熵合金领域以及金属陶瓷复合材料领域，特别是涉及一种添加第二相的高熵合金，应用为硬质合金粘结相及其制备方法。

背景技术

硬质合金作为一种金属陶瓷复合材料，由难熔硬质基底与金属粘结相复合形成。由于这种特殊的组合方式既能够兼顾高硬度、高强度的特点，又能够具有较好的韧性，因此在制造加工行业特别是耐磨件、刃具等方面应用广泛。如今随着制造业飞速发展，普通Co基粘结相难以满足实际需求，特别是高端制造业方面较我国与世界先进水平仍存在较大的差距。

硬质合金粘结相一般具有较好的韧性并且与硬质相润湿程度较好，因此能够有效一直裂纹扩展，提高材料力学性能。传统硬质合金粘结相一般是金属基粘结相尤其是铁族元素为基的粘结相，其中最常用一种粘结相为Co基粘结相。

在硬质合金中Co基粘结相当今应用最为广泛，其与WC晶粒之间润湿程度较好，并且能够较好的提高硬质合金塑性与韧性，但随着Co在各行业的需求上涨，Co资源匮乏问题成为硬质合金材料价格上涨的重要因素，并且Co基粘结相会降低材料的硬度、耐磨性以及抗氧化性等性能，特别是WC–Co基硬质合金在高温此类恶劣条件下表现出较差的力学性能。