【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于粉末冶金，具體涉及一種硬質(zhì)合金及其制備方法和應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、在切削加工過程中，硬質(zhì)合金刀具常見失效形式是磨損、崩缺，失效原因分別是刀具材料的硬度低、強度低。在常規(guī)硬質(zhì)合金材料體系中，提高合金硬度的同時，必須以犧牲合金強度為代價，反之亦然。因此，如何同時提高材料的硬度、強度一直是材料研究者的研究重點，也是急需解決的現(xiàn)有難題。專利文獻cn1088116c、cn104404337a通過添加ru元素的方式提高硬質(zhì)合金的力學性能，專利文獻cn111321334b通過添加re元素的方式提高硬質(zhì)合金的耐磨性和高溫性能。但是，隨著科技的飛速發(fā)展，新型材料技術(shù)正在改變我們的世界，新型材料已廣泛應(yīng)用于航空航天、新能源、生物醫(yī)療等領(lǐng)域，這些新材料在性能上超越了傳統(tǒng)材料，比如高強度、輕質(zhì)、抗氧化性等，然而新材料的金屬零件的可加工性越來越低，對硬質(zhì)合金刀具的要求也就越來越高，而單一添加ru、re元素對硬質(zhì)合金的性能提升有局限性，因此，急需開發(fā)綜合性能更好的硬質(zhì)合金。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種兼具高硬度、高韌性和良好的高溫性能、制備工藝穩(wěn)定、便于工業(yè)化生產(chǎn)的硬質(zhì)合金及其制備方法和應(yīng)用。
2、為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案。
3、一種硬質(zhì)合金，包括硬質(zhì)相和粘結(jié)相，所述硬質(zhì)相為(w,re)c，所述粘結(jié)相的組元包括ru和os中的一種或兩種、co和re，所述硬質(zhì)相中固溶的re的質(zhì)量占硬質(zhì)合金中總re質(zhì)量的50
4、上述的硬質(zhì)合金，優(yōu)選的，所述硬質(zhì)合金中總re/w的原子百分比不小于1.3％。
5、上述的硬質(zhì)合金，優(yōu)選的，3％≤所述總re/co的原子百分比≤15％，1.3％≤所述總re/w的原子百分比≤7.2％。
6、作為一個總的技術(shù)構(gòu)思，本專利技術(shù)還提供一種上述的硬質(zhì)合金的制備方法，包括以下步驟：
7、(1)配料：以m合金粉、鎢錸合金粉、wc粉和碳粉為原料，所述m合金粉為鈷釕合金粉和鈷鋨合金粉中的一種或兩種，以原料總量為100％，按質(zhì)量分數(shù)計，當所述m合金粉為鈷釕合金粉時，所述鈷釕合金粉為5.5％～18.0％，當所述m合金粉為鈷鋨合金粉時，所述鈷鋨合金粉為5.8％～19.7％，當所述m合金粉為鈷釕合金粉和鈷鋨合金粉時，所述鈷釕合金粉與所述鈷鋨合金粉之和為5.6％～19.5％，所述鎢錸合金粉為4.0％～23.0％，所述鎢錸合金粉的添加量要遵循使硬質(zhì)合金中總re/co的原子百分比不大于25％的原則，所述碳粉的添加量mc＝(0.0653mw+0.0496mre)×x，x＝0.85～1.00，mc為碳粉的質(zhì)量，mw、mre分別為鎢錸合金粉中鎢、錸的質(zhì)量，wc粉為余量；
8、(2)將原料進行預(yù)球磨，然后球磨，所得混合料經(jīng)干燥制粒、成型和燒結(jié)，得到硬質(zhì)合金。
9、上述的硬質(zhì)合金的制備方法，優(yōu)選的，步驟(1)中，所述鈷釕合金粉中ru的原子百分含量為5％～30％，所述鈷鋨合金粉中os的原子百分含量為3％～20％，20％≤所述鎢錸合金粉中re的質(zhì)量分數(shù)≤26％。
10、上述的硬質(zhì)合金的制備方法，優(yōu)選的，步驟(2)中，所述預(yù)球磨、球磨的具體過程如下：將除wc粉以外的原料混合，進行預(yù)球磨，直至粉末的fsss粒度≤1μm，然后加入wc粉進行球磨。
11、上述的硬質(zhì)合金的制備方法，優(yōu)選的，步驟(2)中，所述預(yù)球磨的時間為5h～30h，所述球磨的時間為20h～50h。
12、上述的硬質(zhì)合金的制備方法，優(yōu)選的，步驟(1)中，所述鈷釕合金粉的純度不低于99.90％，所述鈷釕合金粉的fsss粒度≤5μm；所述鈷鋨合金粉的純度不低于99.90％，所述鈷鋨合金粉的fsss粒度≤5μm；所述鎢錸合金粉的純度不低于99.90％，所述鎢錸合金粉的fsss粒度≤10μm。
13、上述的硬質(zhì)合金的制備方法，優(yōu)選的，步驟(1)中，所述wc粉的fsss粒度為0.5μm～5.0μm。
14、上述的硬質(zhì)合金的制備方法，優(yōu)選的，步驟(1)中，所述原料還包括ta、nb和ti中的一種或多種的氮化物粉或碳化物粉。
15、上述的硬質(zhì)合金的制備方法，優(yōu)選的，步驟(1)中，所述原料還包括抑制劑，所述抑制劑包括cr3c2粉和/或vc粉，其中，cr含量滿足cr/co質(zhì)量比為0～10.0％，v含量滿足v/co質(zhì)量比為0～4.0％。
16、上述的硬質(zhì)合金的制備方法，優(yōu)選的，步驟(2)中，所述成型采用的成型劑為peg4000和peg1500的混合物或者為peg4000，所述成型劑的質(zhì)量為所述混合料質(zhì)量的2％～3％，當所述成型劑為peg4000和peg1500的混合物時，所述peg1500的質(zhì)量為所述混合料質(zhì)量的0.5％；
17、所述燒結(jié)為真空燒結(jié)或高壓燒結(jié)，所述燒結(jié)的溫度為1400℃～1550℃，當所述燒結(jié)為高壓燒結(jié)時，采用的保護氣氛為氬氣氣氛，所述高壓燒結(jié)的壓力為40bar～80bar。
18、作為一個總的技術(shù)構(gòu)思，本專利技術(shù)還提供一種上述的硬質(zhì)合金或者上述的制備方法制得的硬質(zhì)合金在制備硬質(zhì)合金刀具中的應(yīng)用。
19、本專利技術(shù)中，硬質(zhì)合金的原料中雜質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)小于0.01％。
20、本專利技術(shù)中，硬質(zhì)合金兼具高硬度、高韌性和良好的高溫性能、可以應(yīng)用于硬質(zhì)合金刀具，能適用于難加工材料、不銹鋼材料的連續(xù)和斷續(xù)切削加工。
21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的優(yōu)點在于：
22、1、經(jīng)申請人的研究，ru、os對鈷相起到固溶強化作用，能夠提高硬質(zhì)合金的抗沖擊韌性，re對wc起到固溶強化作用，能夠提高硬質(zhì)合金的耐磨性和高溫性能，本專利技術(shù)采用ru/os、re復(fù)合添加，能夠?qū)τ操|(zhì)合金的粘結(jié)相、硬質(zhì)相wc都起到了固溶強化作用，協(xié)同強化硬質(zhì)合金組織結(jié)構(gòu)，能夠同時提高硬質(zhì)合金的硬度、韌性、疲勞性能和高溫性能。
23、為了解決ru和/或os、re在硬質(zhì)合金中的分布不均勻問題，本專利技術(shù)采用鈷釕合金粉和/或鈷鋨合金粉以及鎢錸合金粉為原料，結(jié)合預(yù)球磨工藝，使ru和/或os均勻地固溶在粘結(jié)相co中，更多的re固溶在硬質(zhì)相wc中，獲得組織結(jié)構(gòu)均勻的硬質(zhì)合金。另外，由于粘結(jié)相鈷中固溶了釕和/或鋨元素，會降低鈷相中錸的含量，于是更多的re固溶到wc中，進一步加強了re元素對硬質(zhì)相wc的固溶強化作用。
24、本專利技術(shù)通過在硬質(zhì)合金中添加復(fù)合合金粉，并限定了合金粉添加量以及合金中ru和/或os以及re的比例，使硬質(zhì)合金具有良好的綜合力學性能，適用于硬質(zhì)合金刀具，能夠滿足難加工材料、不銹鋼材料的連續(xù)和斷續(xù)等多種工況切削加工。
25、2、本專利技術(shù)的硬質(zhì)合金在實際生產(chǎn)應(yīng)用上，可按照粉末冶金方法進行生產(chǎn)制備，制備工藝穩(wěn)定。
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1.一種硬質(zhì)合金，其特征在于，包括硬質(zhì)相和粘結(jié)相，所述硬質(zhì)相為(W,Re)C，所述粘結(jié)相的組元包括Ru和Os中的一種或兩種、Co和Re，所述硬質(zhì)相中固溶的Re的質(zhì)量占硬質(zhì)合金中總Re質(zhì)量的50％～90％，所述硬質(zhì)合金中總Re/Co的原子百分比不大于25％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬質(zhì)合金，其特征在于，所述硬質(zhì)合金中總Re/W的原子百分比不小于1.3％。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硬質(zhì)合金，其特征在于，3％≤所述總Re/Co的原子百分比≤15％，1.3％≤所述總Re/W的原子百分比≤7.2％。
4.一種如權(quán)利要求1～3中任一項所述的硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述鈷釕合金粉中Ru的原子百分含量為5％～30％，所述鈷鋨合金粉中Os的原子百分含量為3％～20％，20％≤所述鎢錸合金粉中Re的質(zhì)量分數(shù)≤26％。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述預(yù)球磨、球磨的具體過程如下：將除WC粉以外的原料混合，進
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述預(yù)球磨的時間為5h～30h，所述球磨的時間為20h～50h。
8.根據(jù)權(quán)利要求4～7中任一項所述的硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述鈷釕合金粉的純度不低于99.90％，所述鈷釕合金粉的Fsss粒度≤5μm；所述鈷鋨合金粉的純度不低于99.90％，所述鈷鋨合金粉的Fsss粒度≤5μm；所述鎢錸合金粉的純度不低于99.90％，所述鎢錸合金粉的Fsss粒度≤10μm。
9.根據(jù)權(quán)利要求4～7中任一項所述的硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述WC粉的Fsss粒度為0.5μm～5.0μm。
10.根據(jù)權(quán)利要求4～7中任一項所述的硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述原料還包括Ta、Nb和Ti中的一種或多種的氮化物粉或碳化物粉。
11.根據(jù)權(quán)利要求4～7中任一項所述的硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述原料還包括抑制劑，所述抑制劑包括Cr3C2粉和/或VC粉，其中，Cr含量滿足Cr/Co質(zhì)量比為0～10.0％，V含量滿足V/Co質(zhì)量比為0～4.0％。
12.根據(jù)權(quán)利要求4～7中任一項所述的硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述成型采用的成型劑為PEG4000和PEG1500的混合物或者為PEG4000，所述成型劑的質(zhì)量為所述混合料質(zhì)量的2％～3％，當所述成型劑為PEG4000和PEG1500的混合物時，所述PEG1500的質(zhì)量為所述混合料質(zhì)量的0.5％；
13.一種如權(quán)利要求1～3中任一項所述的硬質(zhì)合金或者如權(quán)利要求4～12中任一項所述的制備方法制得的硬質(zhì)合金在制備硬質(zhì)合金刀具中的應(yīng)用。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種硬質(zhì)合金，其特征在于，包括硬質(zhì)相和粘結(jié)相，所述硬質(zhì)相為(w,re)c，所述粘結(jié)相的組元包括ru和os中的一種或兩種、co和re，所述硬質(zhì)相中固溶的re的質(zhì)量占硬質(zhì)合金中總re質(zhì)量的50％～90％，所述硬質(zhì)合金中總re/co的原子百分比不大于25％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬質(zhì)合金，其特征在于，所述硬質(zhì)合金中總re/w的原子百分比不小于1.3％。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硬質(zhì)合金，其特征在于，3％≤所述總re/co的原子百分比≤15％，1.3％≤所述總re/w的原子百分比≤7.2％。
4.一種如權(quán)利要求1～3中任一項所述的硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述鈷釕合金粉中ru的原子百分含量為5％～30％，所述鈷鋨合金粉中os的原子百分含量為3％～20％，20％≤所述鎢錸合金粉中re的質(zhì)量分數(shù)≤26％。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述預(yù)球磨、球磨的具體過程如下：將除wc粉以外的原料混合，進行預(yù)球磨，直至粉末的fsss粒度≤1μm，然后加入wc粉進行球磨。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述預(yù)球磨的時間為5h～30h，所述球磨的時間為20h～50h。
8.根據(jù)權(quán)利要求4～7中任一項所述的硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于，步...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：于濤，羅學全，瞿峻，溫光華，王社權(quán)，王羽中，
申請(專利權(quán))人：株洲鉆石切削刀具股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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