一種TiC基復(fù)合粘結(jié)相鋼結(jié)硬質(zhì)合金及其制備方法技術(shù)

技術(shù)編號：42543822 閱讀：34 留言：0更新日期：2024-08-27 19:46

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種TiC基復(fù)合粘結(jié)相鋼結(jié)硬質(zhì)合金及其制備方法，包括以下重量百分比組分：20~40%TiC；40~60%Fe；5~10%Co；5~20%Ni；5~10%Cr<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;；2.5~5%Mo<subgt;2</subgt;C；1~5%Cr；1~5%Mo；0~1%C。本發(fā)明專利技術(shù)加入的Co、Ni粘結(jié)粉末使其TiC硬質(zhì)相與粘結(jié)相的界面結(jié)合性更好，具有更佳的沖韌性。Cr<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;用于細(xì)化TiC晶粒和對Co粘結(jié)相經(jīng)行固溶強化，提高韌性和粘結(jié)相硬度，Mo<subgt;2</subgt;C用于提高TiC與Ni之間的潤濕性，Cr、Mo的加入能顯著提高鋼粘結(jié)相的高溫強度和蠕變極限以及耐蝕性。

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【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及鋼結(jié)硬質(zhì)合金，具體涉及一種tic基復(fù)合粘結(jié)相鋼結(jié)硬質(zhì)合金及其制備方法。

技術(shù)介紹

1、鋼結(jié)硬質(zhì)合金是以硬質(zhì)化合物（碳化物、氮化物、硼化物等）為硬質(zhì)相，以鋼為粘結(jié)相的硬質(zhì)合金。鋼結(jié)硬質(zhì)合金既有普通硬質(zhì)合金的優(yōu)良特性，如高熔點、高強度、高硬度、高彈性模量、耐磨、耐蝕性等，也有鋼的良好性能，如可加工型、可熱處理性、可鍛性、可焊接性等，被廣泛應(yīng)用于金屬模具、耐磨零件、切削加工等領(lǐng)域。

2、鋼結(jié)硬質(zhì)合金的粘結(jié)相與硬質(zhì)相的緊密結(jié)合是其獲得優(yōu)異性能的前提條件。粘結(jié)相與硬質(zhì)相的界面結(jié)合大致可以分為三類：1)?機械結(jié)合。物理作用下的界面結(jié)合，該種界面強度較差；2)?溶解于潤濕結(jié)合。兩相之間相互溶解，但不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，與機械結(jié)合相比，界面結(jié)合強度要好一些；3)?反應(yīng)結(jié)合。粘結(jié)相和硬質(zhì)相兩者之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生界面反應(yīng)層，界面的結(jié)合強度與前兩種相比較高，對合金的性能有著十分重要的影響。但界面反應(yīng)的過度會產(chǎn)生脆性金屬間化合物，使粘結(jié)相與硬質(zhì)相的界面成為鋼結(jié)硬質(zhì)合金的薄弱環(huán)節(jié)，材料的性能會顯著的降低。可以探究最佳的燒結(jié)制備工藝，從而有效的控制界面結(jié)合強度，防止界面反應(yīng)過度發(fā)生，使其達(dá)到最好的效果。

3、現(xiàn)有g(shù)t35牌號鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬度低（39~46?hrc），沖擊韌性較差（6?j/cm2）。在實際沖擊磨力磨損工況下，其耐磨性能不足，嚴(yán)重影響使用壽命。其tic與液態(tài)fe的潤濕角在真空下為41°，導(dǎo)致tic與粘結(jié)相間界面結(jié)合力較差，易發(fā)生晶粒脫落，減少其使用壽命。

技術(shù)實現(xiàn)思路</p>

1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種tic基復(fù)合粘結(jié)相鋼結(jié)硬質(zhì)合金及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中g(shù)t35鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬度低，沖擊韌性較差，使用壽命短的技術(shù)問題。本專利技術(shù)通過co、ni的添加對gt35鋼結(jié)硬質(zhì)合金經(jīng)行了強化，使其能作為一種切削刀具材料對硬度不高的工件（如聚乙烯）進(jìn)行切削，降低了加工成本。

2、為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供了以下技術(shù)方案：

3、本專利技術(shù)提供的一種tic基復(fù)合粘結(jié)相鋼結(jié)硬質(zhì)合金，包括以下重量百分比組分：

4、20~40?%?tic，粉末fsss粒度1.0~2.5微米；

5、40~60?%?fe，粉末fsss粒度45.0~75.0微米；

6、5~10?%?co，粉末fsss粒度1.0~3.0微米；

7、5~20?%?ni，粉末fsss粒度1.0~3.0微米；

8、5~10?%?cr3c2，粉末fsss粒度1.0~3.0微米；

9、2.5~5?%mo2c，粉末fsss粒度1.0~3.0微米；

10、1~5?%?cr，粉末fsss粒度1.0~3.0微米；

11、1~5?%?mo，粉末fsss粒度1.0~3.0微米；

12、0~1?%?c，粉末fsss粒度1.0~3.0微米。

13、本專利技術(shù)還提供一種tic基復(fù)合粘結(jié)相鋼結(jié)硬質(zhì)合金的制備方法，包括以下步驟：

14、（1）按照重量百分比稱取各原料并進(jìn)行混合，加入分散劑、成型劑，混合均勻后得到預(yù)備混合料；

15、（2）將預(yù)備混合料裝入球磨機上的硬質(zhì)合金或不銹鋼罐內(nèi)，加入溶劑和研磨介質(zhì)球磨后得到混合料漿，研磨體為?6~10?mm硬質(zhì)合金球，球料比為2~10:1，設(shè)置球磨時間為24~48?h，轉(zhuǎn)速36~72?r/min；

16、（3）將混合料漿干燥后進(jìn)行60目篩網(wǎng)擦篩或噴霧制粒；

17、（4）將混合料粉末裝入模具中壓制成壓坯，壓制壓強100~200?mpa，保壓時間60~120?s；

18、（5）將壓坯裝入燒結(jié)爐內(nèi)，燒結(jié)步驟分別為，脫蠟階段、固相燒結(jié)階段、液相燒結(jié)階段，液相燒結(jié)結(jié)束后進(jìn)行隨爐冷卻至室溫，然后出爐取出tic基復(fù)合粘結(jié)相鋼結(jié)硬質(zhì)合金。

19、進(jìn)一步的，步驟（1）中，分散劑為十二烷基苯磺酸、硬脂酸，其占混合料總量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1~0.5%；成型劑為橡膠、石蠟或peg中任一種，占混合料總量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5~5%，溶劑包括無水乙醇、汽油、乙二醇或己烷，溶劑與混合料總量的體積質(zhì)量比為280～400ml/kg。

20、進(jìn)一步的，步驟（2）中球磨機為滾動型球磨機，所述硬質(zhì)合金球的球徑為6.5~10mm，球料比為2.5~5:l；所述球磨機的球磨轉(zhuǎn)速為70~80r/min，球磨時間為16~48h。

21、進(jìn)一步的，步驟（4）中壓制的壓強為150~200mpa，保壓時間為5~120s。

22、進(jìn)一步的，加熱脫蠟階段按預(yù)熱、抽真空、升溫及保溫順序進(jìn)行，預(yù)熱至90℃保溫30~60min，抽真空至10pa以下，以2~5℃/min的升溫速率到350~450℃保溫30~120min。

23、進(jìn)一步的，固相燒結(jié)階段由350~450℃升至1200~1250℃，升溫速率不超過5℃/min，當(dāng)溫度升至800~900℃后保溫30~60min，溫度達(dá)到1000~1200℃后保溫30~60min，然后當(dāng)溫度達(dá)到1200~1250℃后保溫30~60min。

24、進(jìn)一步的，液相燒結(jié)階段由1200~1250℃升至1360~1430℃，升溫速率不超過5℃/min，當(dāng)溫度達(dá)到1300~1350℃后保溫30~60min，溫度達(dá)到1360~1430℃后，通入1~5mpa氬氣，氬氣純度大于99.995%，隨后保溫30~90min。

25、基于上述技術(shù)方案，本專利技術(shù)實施例至少可以產(chǎn)生如下技術(shù)效果：

26、（1）本專利技術(shù)提供的tic基復(fù)合粘結(jié)相鋼結(jié)硬質(zhì)合金，加入的co、ni粘結(jié)粉末使其tic硬質(zhì)相與粘結(jié)相的界面結(jié)合性更好，具有更佳的沖韌性。cr3c2用于細(xì)化tic晶粒和對co粘結(jié)相經(jīng)行固溶強化，提高韌性和粘結(jié)相硬度，mo2c用于提高tic與ni之間的潤濕性，cr、mo的加入能顯著提高鋼粘結(jié)相的高溫強度和蠕變極限以及耐蝕性。

27、（2）本專利技術(shù)提供的tic基復(fù)合粘結(jié)相鋼結(jié)硬質(zhì)合金的制備方法，相較于采用wc作為硬質(zhì)相的鋼結(jié)硬質(zhì)合金，tic基鋼結(jié)硬質(zhì)合金有明顯的優(yōu)勢，從成本上來看，我國ti資源豐富，tic粉末制備工藝簡單，產(chǎn)品原料成本低，價格便宜，從性能上來看，tic密度低，為4.8~6.5?g/cm3，而wc密度為14.9~15.4g/cm3，其制備的tic基鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬度顯著高于wc基鋼結(jié)硬質(zhì)合金，熱穩(wěn)定性更好，具有更優(yōu)異的耐蝕性。

28、（3）本專利技術(shù)提供的tic基復(fù)合粘結(jié)相鋼結(jié)硬質(zhì)合金的制備方法，采用鋼粉末作為粘結(jié)相，燒結(jié)溫度比硬質(zhì)合金更，硬質(zhì)相顆粒在液相燒結(jié)時長大趨勢更小，燒結(jié)體性能更為優(yōu)異。從后續(xù)可加工性來看，鋼結(jié)硬質(zhì)合金制品可根據(jù)使用需求進(jìn)行各種機械加工、熱處理、鍛造、焊接。

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【技術(shù)保護(hù)點】

1.?一種TiC基復(fù)合粘結(jié)相鋼結(jié)硬質(zhì)合金，其特征在于，包括以下重量百分比組分：20~40?%?TiC；40~60?%?Fe；5~10?%?Co；5~20?%?Ni；5~10?%?Cr3C2；2.5~5?%?Mo2C；1~5?%?Cr；1~5%?Mo；0~1?%?C。

2.一種TiC基復(fù)合粘結(jié)相鋼結(jié)硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的TiC基復(fù)合粘結(jié)相鋼結(jié)硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于，所述分散劑為十二烷基苯磺酸、硬脂酸，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)占混合料總量的0.1~0.5?%。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的TiC基復(fù)合粘結(jié)相鋼結(jié)硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于，所述成型劑為橡膠、石蠟或PEG中任一種，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)占混合料總量的2.5~5%。

5.?根據(jù)權(quán)利要求2所述的TiC基復(fù)合粘結(jié)相鋼結(jié)硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于，所述溶劑包括無水乙醇、汽油、乙二醇或己烷，溶劑與混合料總量的體積質(zhì)量比為280～400ml/kg。

6.?根據(jù)權(quán)利要求2所述的TiC基復(fù)合粘結(jié)相鋼結(jié)硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于，所述步驟（

7.?根據(jù)權(quán)利要求2所述的TiC基復(fù)合粘結(jié)相鋼結(jié)硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于，所述步驟（4）中壓制的壓強為150~200?Mpa，保壓時間為5~120?s。

8.?根據(jù)權(quán)利要求2所述的TiC基復(fù)合粘結(jié)相鋼結(jié)硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于，所述脫蠟階段按預(yù)熱、抽真空、升溫及保溫順序進(jìn)行，預(yù)熱至90℃保溫30~60min，抽真空至10Pa以下，以2~5℃/min的升溫速率到350~450℃保溫30~120?min。

9.?根據(jù)權(quán)利要求2所述的TiC基復(fù)合粘結(jié)相鋼結(jié)硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于，所述固相燒結(jié)階段由350~450℃升至1200~1250℃，升溫速率不超過5℃/min，當(dāng)溫度升至800~900℃后保溫30~60?min，溫度達(dá)到1000~1200℃后保溫30~60?min，然后當(dāng)溫度達(dá)到1200~1250℃后保溫30~60?min。

10.?根據(jù)權(quán)利要求2所述的TiC基復(fù)合粘結(jié)相鋼結(jié)硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于，所述液相燒結(jié)階段由1200~1250℃升至1360~1430℃，升溫速率不超過5℃/min，當(dāng)溫度達(dá)到1300~1350℃后保溫30~60?min，溫度達(dá)到1360~1430℃后，通入1~5?MPa氬氣，氬氣純度大于99.995?%，隨后保溫30~90?min。

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【技術(shù)特征摘要】

1.?一種tic基復(fù)合粘結(jié)相鋼結(jié)硬質(zhì)合金，其特征在于，包括以下重量百分比組分：20~40?%?tic；40~60?%?fe；5~10?%?co；5~20?%?ni；5~10?%?cr3c2；2.5~5?%?mo2c；1~5?%?cr；1~5%?mo；0~1?%?c。

2.一種tic基復(fù)合粘結(jié)相鋼結(jié)硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的tic基復(fù)合粘結(jié)相鋼結(jié)硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于，所述分散劑為十二烷基苯磺酸、硬脂酸，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)占混合料總量的0.1~0.5?%。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的tic基復(fù)合粘結(jié)相鋼結(jié)硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于，所述成型劑為橡膠、石蠟或peg中任一種，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)占混合料總量的2.5~5%。

5.?根據(jù)權(quán)利要求2所述的tic基復(fù)合粘結(jié)相鋼結(jié)硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于，所述溶劑包括無水乙醇、汽油、乙二醇或己烷，溶劑與混合料總量的體積質(zhì)量比為280～400ml/kg。

6.?根據(jù)權(quán)利要求2所述的tic基復(fù)合粘結(jié)相鋼結(jié)硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于，所述步驟（2）中球磨機為滾動型球磨機，所述硬質(zhì)合金球的球徑為6?.5~10?mm，球料比為2?.5~5:l；所述球磨機的球磨轉(zhuǎn)速為70~80?r/min，球磨時間為16~4...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：魯攀，劉毅，
申請(專利權(quán))人：成都美奢銳新材料有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：

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