[发明专利]一种新粘结相硬质合金材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种新粘结相硬质合金材料的制备方法，其特征是先采用间歇式搅拌球磨制备出Fe:Ni:Co:Cu:Cr=1:1:(0.4‑0.6):(0.2‑0.4):(0.2‑0.4)的五元非晶态粘结相粉末；然后将五元非晶态粘结相粉末与硬质相粉末混合；加入成型剂压制成生坯并经过低温脱蜡，制备出粘结相仍为非晶态的脱成型剂生坯；最后采用30~50℃/min的快速升温、1400~1450℃短时保温10~30min和快速冷却的微波烧结工艺使非晶态的粘结相实现晶化，但硬质相向粘结相的溶解得到抑制，最终制备出以面心立方结构的高熵合金为粘结相的新粘结相硬质合金。本发明克服了现有的复杂多元合金化粘结相硬质合金中，因WC硬质相在粘结相中溶解而出现相对含量降低，硬质合金力学性能不足的问题，可用于切削刀具、耐磨零件、国防军工等领域中使用的硬质合金材料的制备。

主权项

1.一种新粘结相硬质合金材料的制备方法，其特征在于依次包含以下步骤：（1）五元非晶态粘结相粉末制备：称取各种原料粉末，按原子百分比Fe:Ni:Co:Cu:Cr =1:1:1:(0.4‑0.6):(0.2‑0.4):(0.2‑0.4)；将所称取的原料粉末进行搅拌球磨，球磨转速500~600r/min，球磨过程中充入2kPa氩气进行保护，球磨时间4~6h，球磨1h间歇10~15min，球磨结束后经过过滤、干燥、过筛，制备成五元非晶态粘结相粉末；（2）碳化物‑五元非晶态粘结相粉末的混合料制备：按重量百分比称取碳化物和五元非晶态粘结相粉末，WC占55~97%，TiC占0~15%，TaC占0~5%，NbC占0~5%，非晶态高熵合金粘结相粉末占3~20%；将所称取的混合粉末进行滚筒式球磨混合，球磨转速56r/min，球磨时间24‑72h，球磨结束前4h向球磨罐中加入混合粉末总重量2%的石蜡作为成型剂，经过过滤、干燥、过筛，制备成碳化物‑五元非晶态粘结相粉末的混合料；（3）生坯制备与脱成型剂处理：在200‑300MPa压力下将碳化物‑五元非晶态粘结相的混合料压制成生坯，生坯在低压烧结炉中加热到300~450℃保温2h，保温过程中通入流量为40~50L/h的N2，冷却后生坯的成型剂被脱除，其粘结相仍保持非晶态；（4）新粘结相硬质合金制备：将脱除成型的生坯进行微波烧结，升温速度为30~50℃/min，加热到1400~1450℃保温10~30min，烧结结束后通入流量为50~60L/h的Ar气冷却；烧结过程中的硬质合金的粘结相从非晶态转变为晶态，硬质相向粘结相中的扩散得到抑制，粘结相为单相面心立方结构高熵合金。