本發明專利技術公開了一種以Ni-Al金屬間化合物為粘結相的硬質合金及制備方法，以WC-Al4W預合金粉作為前驅體，由碳化鎢粉、鎳粉、所述WC-Al4W預合金粉和炭黑經燒結形成以Ni-Al金屬間化合物為粘結相的硬質合金，其粘結相為單一NiAl粘結相，或單一Ni3Al粘結相，或NiAl-Ni3Al聯合粘結相，或Ni3Al-Ni聯合粘結相。本發明專利技術的以Ni-Al金屬間化合物為粘結相的硬質合金粘結相分布均勻、致密度高、合金強度高，粘結相中無氧化鋁殘留，避免了由于氧化鋁存在而產生的脆性斷裂源，提高了合金的使用性能。本發明專利技術的制備工藝簡單，質量易于控制，生產成本低，有利于大規模生產。
Cemented carbide with Ni-Al intermetallic compound as binder phase and preparation method thereof
The invention discloses a Ni-Al intermetallic bonded hard alloy and preparation method of WC-Al4W pre alloy powder as precursor by tungsten carbide powder, nickel powder, the WC-Al4W pre alloy powder and carbon black by sintering to form Ni-Al intermetallic compound for hard alloy phase bonding, the binder for single NiAl bonding phase, or a single Ni3Al bonding phase, or combined with NiAl-Ni3Al or Ni3Al-Ni combined with adhesive bonding phase, phase. The invention of the Ni-Al intermetallic carbide bond phase distribution, high density, high strength alloy, alumina without binder phase residual, avoid brittle fracture source due to alumina exists, improves the properties of the alloy. The preparation process is simple, the quality is easy to control, and the production cost is low.
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于碳化鎢基硬質合金
，具體涉及一種以N1-Al金屬間化合物為粘結相的硬質合金及其制備方法。
技術介紹
目前采用金屬間化合物作為硬質合金的粘結相，是提高傳統硬質合金抗氧化性和高溫強度的一種很有效方法，特別是采用N1-Al金屬間化合物作為硬質合金的粘結相具有明顯的優越性，N1-Al金屬間化合物在抗氧化、防滲碳和耐磨方面具有優越性。尤為突出的是，在800°C以下，N1-Al金屬間化合物強度隨溫度升高不是連續下降，而是先隨溫度的升高而升高，到達一定的高溫后再下降，即屈服強度在峰值溫度以下具有正溫度效應。由于N1-Al金屬間化合物具有較高的高溫強度、蠕變抗力和高的比強度，且N1-Al金屬間化合物對WC的潤濕性與鈷相當。因此，以N1-Al金屬間化合物作為硬質合金粘結相，經增韌增強后，其高溫性能能高于傳統硬質合金。目前制備N1-Al金屬間化合物粘結相硬質合金的一般方法有。I燒結反應法，就是在制備硬質合金的配料工序中按比例添加鋁粉、碳化鎢粉和鎳粉，經濕磨、成型、燒結獲得N1-Al金屬間化合物為粘結相的硬質合金，該方法是在合金燒結的過程中鋁與鎳反應生成金屬間化合物。該方法的優點是工藝簡單，但是主要缺點是合金燒結過程中有金屬間化合物的合成反應，影響合金的收縮致密，會造成合金內部存在孔洞，特別是對于大件的合金收縮致密更難控制。同時由于鋁易于氧化，鋁粉原料中含有少量的氧化鋁，在硬質合金制備過程中也會由于氧化形成少量氧化鋁，這些氧化鋁最終會殘留在硬質合金中，形成硬質合 金的脆性斷裂源。在N1-Al金屬間化合物反應過程中，鋁會發生遷移，最終造成N1-Al金屬間化合物粘結相分布不均勻。2金屬間化合物預合金化法，就是先制備N1-Al金屬間化合物預合金粉，再在制備硬質合金的配料工序加入預合金粉和碳化鎢粉，經濕磨、成型、燒結獲得N1-Al金屬間化合物為粘結相的硬質合金。該方法在合金燒結過程中沒有金屬間化合物的合成反應，合金的致密性得到保證。但是仍然存在一些不足，由于制備金屬間化合物預合金粉的溫度較低，因此鋁粉原料中存在的少量氧化鋁和制備預合金粉過程形成的少量氧化鋁無法被還原，這部分氧化鋁同樣會殘留在硬質合金中，形成硬質合金的斷裂源，同時在制備金屬間化合物預合金粉的過程中形成團粒，造成硬質合金中粘結相分布均勻性較差。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種以N1-Al金屬間化合物為粘結相的硬質合金及其制備方法，N1-Al金屬間化合物粘結相在合金中分布均勻，無殘留氧化鋁相。本專利技術的以N1-Al金屬間化合物為粘結相的硬質合金的制備方法，以WC-Al4W預合金粉作為前驅體，WC-Al4W預合金粉由WC相和Al4W相組成，由碳化鎢粉、鎳粉、所述WC-Al4W預合金粉和炭黑經燒結形成以N1-Al金屬間化合物為粘結相的硬質合金。上述硬質合金，其粘結相為單一 NiAl粘結相，或單一 Ni3Al粘結相，或NiAl-Ni3Al聯合粘結相，或Ni3Al-Ni聯合粘結相。上述粘結相在硬質合金中的質量百分含量為5-30%。以N1-Al金屬間化合物為粘結相的硬質合金的制備方法，包括以下步驟:(I)制備WC-Al4W預合金粉；(2)根據合金粘結相的成分比例，將所述步驟(I)制備的WC-Al4W預合金粉、碳化鎢粉、鎳粉和炭黑加入球磨機中，進行濕磨；(3)將濕磨后的物料進行噴霧干燥，然后壓制成壓坯；(4)將壓坯置于燒結爐中在1410 1550°C條件下進行燒結，獲得以N1-Al金屬間化合物為粘結相的硬質合金。步驟(I)所述的WC-Al4W預合金粉制備過程如下:將鋁粉、鎢粉和炭黑置于球磨機中混合均勻，將混合粉末置于碳化爐中，在非氧化性氣氛條件下，進行碳化和Al4W金屬間化合物合成反應，碳化合成溫度為1800°C，保溫3h，碳化合成完成后經球磨、過篩，獲得WC-Al4W預合金粉。用本專利技術方法制備的 以N1-Al金屬間化合物為粘結相的硬質合金，硬質相為WC，粘結相為單一 NiAl粘結相，或單一 Ni3Al粘結相，或NiAl-Ni3Al聯合粘結相，或Ni3Al-Ni聯合粘結相。所述粘結相在硬質合金中的質量百分含量為5-30%。由于預合金粉制備過程中，經過了還原氣氛下的高溫碳化處理，因此鋁粉原料中存在的少量氧化鋁被還原成單質鋁，這部分單質鋁經反應生成金屬間化合物Al4W, Al4W具有抗氧化性，因此在隨后的合金制備過程中不會再生成新的氧化鋁，從而避免了硬質合金中殘留有氧化鋁。WC-Al4W預合金粉中的Al4W金屬間化合物均勻分布于WC顆粒中，而且Al4W的粒度細，因此在硬質合金燒結過程中，Al4W金屬間化合物與鎳反應生成相應的N1-Al金屬間化合物，不會形成孔洞，利于硬質合金的致密化，而且使硬質合金中N1-Al金屬間化合物粘結相分布均勻。本專利技術克服了普通N1-Al金屬間化合物粘結相硬質合金制備方法存在的氧化鋁殘留、粘結相分布不均勻和合金不致密的問題。用本專利技術方法制備的以N1-Al金屬間化合物為粘結相的硬質合金粘結相分布均勻、致密度高、合金強度高，粘結相中無氧化鋁殘留，避免了由于氧化鋁存在而產生的脆性斷裂源，高溫綜合性能及高溫抗氧化性能優異，提高了合金的使用性能。本專利技術的制備工藝簡單，質量易于控制，生產成本低，有利于大規模生產。附圖說明圖1是本專利技術所采用制備工藝的流程圖。圖2是實施例1的典型X射線衍射分析結果。圖3是實施例6的典型金相分析結果。圖4是實施例6的典型X射線衍射分析結果。具體實施方式本專利技術所用WC-Al4W預合金粉按現有方法制備，所用WC-Al4W預合金粉為Al4W金屬間化合物含量為35%的WC-Al4W預合金粉，其他含量配比的WC-Al4W預合金粉也是可以的，只是為達到相同的粘結相的成分和比例所對應的碳化鎢粉、鎳粉和炭黑的用量會不同。實施例一:按下述步驟制備以N1-Al金屬間化合物為粘結相的硬質合金，本專利技術所采用制備工藝的流程參見圖1:(I)WC-Al4W預合金粉的制備:按金屬間化合物Al4W在WC-Al4W預合金粉中質量百分比為35%計算，將質量百分比為12.95%的鋁粉，83.06%的鎢粉和3.99%的炭黑置于球磨機中球磨混合5h。將混合后的粉末置于碳化爐中，真空或壓力不高于30KPa的非氧化性氣氛下，進行碳化和Al4W金屬間化合物合成反應，碳化合成溫度為1800°C，保溫3h，非氧化性氣氛下冷卻后將碳化合成好的物料置于球磨機中進行干磨6h，球磨后的物料進行120目篩分處理，獲得Al4W金屬間化合物含量為35%的WC-Al4W預合金粉；(2)根據合金粘結相的含量配比，將質量百分比84.24%為碳化鎢粉，3.42%的鎳粉，12.16%的上述WC-Al4W預合金粉和0.18%的炭黑置于球磨機中進行濕磨,濕磨介質為無水酒精，濕磨時間50h ；(3)將濕磨后的物料進行噴霧干燥，壓制成型，獲得合金壓坯；(4)將壓坯置于燒結爐中在1550°C溫度下進行低壓液相燒結，燒結壓力6MPa，燒結時間5h，燒結完成后獲得以NiAl金屬間化合物為粘結相的硬質合金，粘結相質量百分含量為5%，合金密度14.34g/cm3,硬度HRA93.3，抗彎強度1260MPa。典型X射線衍射分析(如圖2)結果表明合金為WC相和NiAl相兩相，WC和NiAl結晶完整。按實施例一的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種制備以Ni?Al金屬間化合物為粘結相的硬質合金的方法，其特征在于以WC?Al4W預合金粉作為前驅體，WC?Al4W預合金粉由WC相和Al4W相組成，由碳化鎢粉、鎳粉、所述WC?Al4W預合金粉和炭黑經燒結形成以Ni?Al金屬間化合物為粘結相的硬質合金。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：陸必志，龍堅戰，張忠健，徐濤，
申請(專利權)人：株洲硬質合金集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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