專(zhuān)利名稱(chēng)：一種碳化鎢鋁-鎳硬質(zhì)合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬冶煉，具體涉及一種碳化鎢鋁-鎳硬質(zhì)合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
碳化鎢(WC)是一種由碳原子嵌入鎢的金屬晶格中形成的填隙化合物。由于碳原 子并沒(méi)有改變?cè)薪饘冁u晶格的結(jié)構(gòu)，所以碳化鎢既擁有與鎢相近的高熔點(diǎn)和高耐磨性， 還具備了可以和金剛石相媲美的硬度。但是純碳化鎢脆性很大，為了解決脆性問(wèn)題，用鋁原 子替代部分鎢原子在碳化鎢晶格中的位置，就制得了碳化鎢鋁((WA1)C)。碳化鎢鋁在擁有 碳化鎢優(yōu)良性能的基礎(chǔ)上兼具了鋁的質(zhì)輕、延展性好、抗氧化性好等特點(diǎn)，同時(shí)解決了碳化 鎢脆性大的問(wèn)題。因此，碳化鎢鋁廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工、玻璃切割、鍛模、軋輥、油井及礦山 的開(kāi)鑿鉆具、電觸點(diǎn)材料等領(lǐng)域。 為了進(jìn)一步改進(jìn)碳化鎢鋁的性能，現(xiàn)有技術(shù)中還公開(kāi)了在碳化鎢鋁中添加其他合 金元素制備硬質(zhì)合金的方案，中國(guó)CN100406599C公開(kāi)了一種碳化鎢鋁合金燒結(jié)體，其制備 方法為取碳化鎢鋁合金粉末與鈷粉混合，在溫度為1300°C 160(TC、真空度為1X10—2 1 X 10—\壓力為10MPa 37. 5MPa的條件下熱壓燒結(jié)30min得到碳化鴇鋁-鈷硬質(zhì)合金燒 結(jié)體。 在上述專(zhuān)利中，通過(guò)添加鈷粉末采用熱壓燒結(jié)方法制備碳化鎢鋁-鈷硬質(zhì)合金。 然而，由于鈷屬于稀有金屬，成本高，而且容易氧化和碳化，導(dǎo)致硬質(zhì)合金的脆性增大。
與金屬鈷相比，鎳具有很好的延展性和耐腐蝕性，價(jià)格相對(duì)較低，可以考慮在碳 化鎢鋁中添加鎳來(lái)改進(jìn)碳化鎢鋁的性能，但參照上述專(zhuān)利中的熱壓燒結(jié)方法制備碳化鎢 鋁-鎳硬質(zhì)合金時(shí)，鎳在壓力作用下流動(dòng)性增加，因此會(huì)使鎳相和碳化鎢鋁相分布不均，從 而降低燒結(jié)體的密度，影響硬質(zhì)合金的性能，真空度較低，容易造成02， N2的污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種碳化鎢鋁-鎳硬質(zhì)合金，該硬質(zhì)合金中 鎳相與碳化鎢鋁相分布均勻，相對(duì)密度高。本發(fā)明還提供一種碳化鎢鋁_鎳硬質(zhì)合金的制 備方法。 為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種碳化鎢鋁-鎳硬質(zhì)合金，組成式為 (WpxAl》Cy-Ni，其中x = 0. 01 0. 95， y = 0. 5或1. 0， (W丄—xAlx)Cy與Ni按重量比為6
30 : i。 優(yōu)選的，所述x = 0. 10 0. 86。 優(yōu)選的，所述(W卜xAlx)Cy與Ni按重量比為10 20 : 1。 優(yōu)選的，所述硬質(zhì)合金相對(duì)密度大于98%。 本發(fā)明還一種碳化鎢鋁_鎳硬質(zhì)合金的制備方法，包括 a)按照權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的硬質(zhì)合金中的元素比例將(W卜,Al》Cy粉末與 Ni粉末混合得到粉末混合料；
3
b)所述粉末混合料在400MPa 500MPa的壓力下壓制成型得到壓坯； c)將步驟b)得到的壓坯在溫度為1380°C 150(TC、真空度小于1X10—3Pa的條
件下燒結(jié)，得到碳化鎢鋁_鎳硬質(zhì)合金。優(yōu)選的，所述步驟b)的壓制成型的壓力為430MPa 470MPa。
優(yōu)選的，所述步驟c)中的真空度為1X1—4 1X10—3Pa。
優(yōu)選的，所述步驟c)中的燒結(jié)溫度為1400°C 1470°C。
優(yōu)選的，所述步驟c)中燒結(jié)時(shí)間為30min 90min。
優(yōu)選的，所述制備方法還包括 d)將步驟c)制得的碳化鎢鋁_鎳硬質(zhì)合金燒結(jié)體進(jìn)行拋光處理。
本發(fā)明提供了一種碳化鎢鋁-鎳硬質(zhì)合金，組成為(W卜xAlx)Cy_Ni其中x = 0. 01 0. 95，y = 0. 5或1. 0， (W卜xAlx)Cy與Ni按重量比為6 30 : 1。本發(fā)明還提供了一種碳化 鎢鋁_鎳硬質(zhì)合金的制備方法，包括將碳化鎢鋁合金粉末與金屬鎳粉末混合，壓制成形得 到壓坯，然后在1380°C 150(TC真空燒結(jié)得到碳化鎢鋁-鎳硬質(zhì)合金燒結(jié)體。本發(fā)明采用 高真空液相燒結(jié)，在燒結(jié)過(guò)程中對(duì)壓坯不施加外部壓力，依靠液相燒結(jié)時(shí)的毛細(xì)力使壓坯 均勻收縮，按照本發(fā)明方案制備的碳化鎢鋁_鎳硬質(zhì)合金燒結(jié)體相對(duì)密度達(dá)到98%以上， 其中的碳化鎢鋁相和鎳相均勻分布，并且具有很高的顯微硬度和彎曲強(qiáng)度。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的碳化鎢鋁_鎳硬質(zhì)合金的X射線(xiàn)衍射圖。
具體實(shí)施例方式
為了進(jìn)一步了解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是 應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求的 限制。 本發(fā)明提供了 一種碳化鎢鋁-鎳硬質(zhì)合金，其構(gòu)成由下式表示(W卜XA1X) Cy-Ni ，所 述x = 0. 01 0. 95，優(yōu)選為x = 0. 10 0. 86 ;y = 0. 5或1. 0 ;碳化鎢鋁與鎳按重量比為
2 50 : 1，優(yōu)選為6 30 : 1，更優(yōu)選為i0 20 : i。 按照本發(fā)明，當(dāng)y = 1時(shí)碳化鎢鋁晶格中的碳均被保留，沒(méi)有缺失，當(dāng)y = 0. 5時(shí) 所述碳化鎢鋁晶格中的一部分碳缺失，形成了碳缺位型碳化鎢鋁。碳缺位型的碳化鎢鋁合 金的相對(duì)密度要小于全位碳的碳化鎢鋁合金，但是兩種類(lèi)型的合金均屬于碳化鎢鋁合金范 疇，只不過(guò)是其中碳含量的不同而已，具體性能也相近。因此可以作為同一類(lèi)物質(zhì)來(lái)表述。
鎳是一種硬而有延展性的銀白色金屬，熔點(diǎn)為1453t:。鎳具有很強(qiáng)的耐腐蝕能力， 多用于合金制造和金屬的電鍍，增加基材的延展性和抗腐蝕性。本發(fā)明使用鎳作為燒結(jié)劑 與碳化鎢鋁粉末經(jīng)過(guò)粉末冶金工藝制備碳化鎢鋁_鎳硬質(zhì)合金燒結(jié)體，所述碳化鎢鋁_鎳 硬質(zhì)合金燒結(jié)體既擁有了較高的相對(duì)密度，彎曲強(qiáng)度、顯微硬度，同時(shí)兼具了鎳的延展性和 耐腐蝕的特點(diǎn)。 本發(fā)明提供了一種碳化鎢鋁_鎳硬質(zhì)合金的制備方案，包括 a)按照目標(biāo)合金元素比例需要將碳化鎢鋁粉末和金屬鎳粉末混合得到粉末混合 料；
b)所述粉末混合料在400MPa 500MPa的壓力下壓制成型，得到壓坯； c)將所述壓坯在溫度為1380°C 150(TC、真空度小于IX 10—3Pa的條件下燒結(jié)，
得到碳化鎢鋁_鎳硬質(zhì)合金燒結(jié)體。 按照本發(fā)明，對(duì)于所述碳化鎢鋁粉末的制備方法，并無(wú)特別限制，可以使用中國(guó)專(zhuān) 利CN1328889A、 CN1208161C公開(kāi)的方法來(lái)制備。具體例子可以為，將鴇鋁二元合金與碳粉 末混合固相反應(yīng)燒結(jié)，然后再經(jīng)過(guò)粉碎、磨細(xì)即得到碳化鎢鋁合金粉末。對(duì)于金屬鎳粉末的 來(lái)源，本發(fā)明無(wú)特別限制。 按照目標(biāo)合金比例準(zhǔn)備好碳化鎢鋁粉末與捏粉末后，將碳化鎢鋁合金粉末和金屬
鎳粉末按重量比2 50 : 1、優(yōu)選為6 30 : 1、更有選為i0 20 : i的比例混合。對(duì)
于混合方法，可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法，對(duì)此本發(fā)明無(wú)特別限制。如將混合粉末 在球磨機(jī)、型混合器、錐形混合器、酒桶式混合器和螺旋混合器等將粉末或混合料機(jī)械地?fù)?和均勻?；炝峡梢圆捎帽绢I(lǐng)域技術(shù)人員熟知的干法混料和濕法混料方法。濕法混料液體介 質(zhì)可以為液體介質(zhì)可以為酒精、丙酮、水等。本發(fā)明優(yōu)選濕法混料，所述液體介質(zhì)優(yōu)選為酒
精° 將原料粉末混合均勻后，將混合粉末在模具內(nèi)壓制成型，即將混合好的粉末放 入鋼制模具中，通過(guò)模沖對(duì)所述混合粉末加壓，得到壓坯。所述模沖的壓力為400MPa 500MPa，優(yōu)選為430MPa 470MPa，更優(yōu)選為440MPa 460MPa。將所述壓還保壓2min 5min，保壓后的壓坯從模具中壓出得到壓坯。 制成壓坯后，將壓坯放入石墨模具中，在1380°C 150(TC下，優(yōu)選為1400°C 1470。C下加熱所述石墨模具，加熱時(shí)間為30min 90min，優(yōu)選為40min 70min。在燒結(jié) 過(guò)程中，真空度小于1X10—3Pa，更優(yōu)選1X10—4Pa 1X10—3Pa。高真空液相燒結(jié)時(shí)，依靠毛 細(xì)管力使壓坯均勻的收縮，鎳相和碳化鎢鋁相可以均勻的分布，得到顆粒大小均勻、致密均 勻、力學(xué)性能好的硬質(zhì)合金。 可以對(duì)燒結(jié)后得到的碳化鎢鋁-鎳硬質(zhì)合金進(jìn)行拋光、打磨、鍛造等工序后得到 各類(lèi)產(chǎn)品。 以下通過(guò)具體的實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步闡述本發(fā)明的技術(shù)方案
實(shí)施例1 : 取30. OOg (W。.9A1。.》C粉末與3. OOg鎳粉在球磨混合機(jī)中進(jìn)行濕法混合，液體介質(zhì) 為酒精。將制得的混合料在450MPa下壓制成形后保壓2min得到壓坯，將所述壓坯放入石 墨模具中，將所述模具放入真空燒結(jié)爐中加熱，真空度為6X10—乍a燒結(jié)溫度為150(TC，燒 結(jié)時(shí)間為60min，燒結(jié)完畢后的石墨模具室溫冷卻，冷卻后脫模，得到碳化鎢鋁-鎳硬質(zhì)合 金燒結(jié)體。 將所述碳化鎢鋁鎳硬質(zhì)合金燒結(jié)體拋光，取樣測(cè)試，相對(duì)密度為98%，測(cè)量燒 結(jié)體不同位置，顯微硬度分別是2078Kg/cm 2109Kg/cm 2115Kg/ci^彎曲強(qiáng)度1453MPa， 1436MPa， 1469Mpa，性能均勻。 取樣進(jìn)行X射線(xiàn)分析結(jié)果，如圖l所示，碳化鎢鋁在燒結(jié)過(guò)程中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，沒(méi)有分 解，結(jié)晶程度高，也沒(méi)有與鎳形成金屬間化合物。
實(shí)施例2: 取30. OOg (W。. 75A1。.25) C粉末與3. OOg鎳粉在球磨混合機(jī)中進(jìn)行濕法混合，液體介
5質(zhì)為酒精。將制得的混合料在450MPa下壓制成形后保壓2min得到壓坯，將所述壓坯放入 石墨模具中，將所述模具放入真空燒結(jié)爐中加熱，真空度為6X10—乍a燒結(jié)溫度為147(TC， 燒結(jié)時(shí)間為60min。燒結(jié)完畢后的石墨模具室溫冷卻，冷卻后脫模，得到碳化鎢鋁-鎳硬質(zhì) 合金燒結(jié)體。 將所述碳化鎢鋁鎳硬質(zhì)合金燒結(jié)體拋光，取樣測(cè)試，相對(duì)密度為98%，測(cè)量燒 結(jié)體不同位置，顯微硬度分別是1910Kg/cm3， 1898Kg/cm3， 1917Kg/cm3彎曲強(qiáng)度1382MPa， 1373MPa， 1398Mpa，性能均勻。X射線(xiàn)分析結(jié)果表明只有碳化鴇鋁相和鎳相，且碳化鴇鋁和鎳
沒(méi)有形成金屬間化合物。
實(shí)施例3 : 取25. OOg (W。. 5A1。. 5) C粉末與2. 50g鎳粉在球磨混合機(jī)中進(jìn)行濕法混合，液體介質(zhì) 為酒精。將制得的混合料在450MPa下壓制成形后保壓2min得到壓坯，將所述壓坯放入石 墨模具中，將所述模具放入真空燒結(jié)爐中加熱，真空度為6X10—乍a燒結(jié)溫度為143(TC，燒 結(jié)時(shí)間為60min。燒結(jié)完畢后的石墨模具室溫冷卻，冷卻后脫模，得到碳化鎢鋁-鎳硬質(zhì)合 金燒結(jié)體。 將所述碳化鎢鋁鎳硬質(zhì)合金燒結(jié)體拋光，取樣測(cè)試，相對(duì)密度為98%，測(cè)量燒結(jié) 體不同位置，顯微硬度分別是1610Kg/cm3，1598Kg/cm3，1619Kg/cm3 ;彎曲強(qiáng)度1197MPa， 1186MPa，1205Mpa，性能均勻。X射線(xiàn)分析結(jié)果表明只有碳化鴇鋁相和鎳相，且碳化鴇鋁和鎳
沒(méi)有形成金屬間化合物。
實(shí)施例4 : 取15. 00g(W。.25Al。.75)C粉末與1. 50g鎳粉在球磨混合機(jī)中進(jìn)行濕法混合，液體介 質(zhì)為酒精。將制得的混合料在450MPa下壓制成形后保壓2min得到壓坯，將所述壓坯放 入石墨模具中，再將所述石墨模具放入真空燒結(jié)爐中加熱，真空度為6X10—乍a燒結(jié)溫度 為141(TC，燒結(jié)時(shí)間為60min。燒結(jié)完畢后的石墨模具室溫冷卻，冷卻后脫模，得到碳化鎢 鋁-鎳硬質(zhì)合金燒結(jié)體。 將所述碳化鎢鋁鎳硬質(zhì)合金燒結(jié)體拋光，取樣測(cè)試，相對(duì)密度為99%，測(cè)量燒結(jié) 體不同位置，顯微硬度分別是1360Kg/cm3， 1346Kg/cm3， 1372Kg/cm3 ;彎曲強(qiáng)度1188MPa， 1179MPa， 1194Mpa，性能均勻。X射線(xiàn)分析結(jié)果表明只有碳化鴇鋁相和鎳相，且碳化鴇鋁和鎳
沒(méi)有形成金屬間化合物。
實(shí)施例5 : 取10. 00g(W。.14Al。.86)C粉末與1. OOg鎳粉在球磨混合機(jī)中進(jìn)行濕法混合，液體介 質(zhì)為酒精。將制得的混合料在450MPa下壓制成形后保壓2min得到壓坯，將所述壓坯放 入石墨模具中，再將所述石墨模具放入真空燒結(jié)爐中加熱，真空度為6X10—乍a燒結(jié)溫度 為140(TC，燒結(jié)時(shí)間為60min。燒結(jié)完畢后的石墨模具室溫冷卻，冷卻后脫模，得到碳化鎢 鋁-鎳硬質(zhì)合金燒結(jié)體。 將所述碳化鎢鋁鎳硬質(zhì)合金燒結(jié)體拋光，取樣測(cè)試，相對(duì)密度為98%，測(cè)量燒結(jié) 體不同位置，顯微硬度分別是1480Kg/cm3， 1469Kg/cm3， 1495Kg/cm3 ;彎曲強(qiáng)度1093MPa， 1084MPa， 1112Mpa，性能均勻。X射線(xiàn)分析結(jié)果表明只有碳化鎢鋁相和鎳相，且碳化鎢鋁和鎳
沒(méi)有形成金屬間化合物。
實(shí)施例6 :
取30. 00g(W。.75A1。.25) C。.5粉末與3. OOg鎳粉在球磨混合機(jī)中進(jìn)行濕法混合，液體 介質(zhì)為酒精。將制得的混合料在450MPa下壓制成形后保壓2min得到壓坯，將所述壓坯放 入石墨模具中，再將所述石墨模具放入真空燒結(jié)爐中加熱，真空度為6X10—乍a燒結(jié)溫度 為145(TC，燒結(jié)時(shí)間為60min。燒結(jié)完畢后的石墨模具室溫冷卻，冷卻后脫模，得到碳化鎢 鋁-鎳硬質(zhì)合金燒結(jié)體。 將所述碳化鎢鋁鎳硬質(zhì)合金燒結(jié)體拋光，取樣測(cè)試，相對(duì)密度為98%，測(cè)量燒結(jié) 體不同位置，顯微硬度分別是2010Kg/cm3，2002Kg/cm3，2019Kg/cm3 ;彎曲強(qiáng)度1220MPa， 1208MPa，1235Mpa，性能均勻。X射線(xiàn)分析結(jié)果表明只有碳化鴇鋁相和鎳相，且碳化鴇鋁和鎳
沒(méi)有形成金屬間化合物。
實(shí)施例7 : 取20. OOg(W。.75A1。.25) C。.5粉末與2. OOg鎳粉在球磨混合機(jī)中進(jìn)行濕法混合，液體 介質(zhì)為酒精。將制得的混合料在450MPa下壓制成形后保壓2min得到壓坯，將所述壓坯放 入石墨模具中，再將所述石墨模具放入真空燒結(jié)爐中加熱，真空度為6X10—乍a燒結(jié)溫度 為139(TC，燒結(jié)時(shí)間為60min。燒結(jié)完畢后的石墨模具室溫冷卻，冷卻后脫模，得到碳化鎢 鋁-鎳硬質(zhì)合金燒結(jié)體。 將所述碳化鎢鋁鎳硬質(zhì)合金燒結(jié)體拋光，取樣測(cè)試，相對(duì)密度為99%，測(cè)量燒結(jié) 體不同位置，顯微硬度分別是1859Kg/cm3， 1845Kg/cm3， 1872Kg/cm3 ;彎曲強(qiáng)度1230MPa， 1242MPa，1223Mpa，性能均勻。X射線(xiàn)分析結(jié)果表明只有碳化鴇鋁相和鎳相，且碳化鴇鋁和鎳
沒(méi)有形成金屬間化合物。
實(shí)施例8 : 取30. OOg(W。.75A1。.25) C。.5粉末與3. OOg鎳粉在球磨混合機(jī)中進(jìn)行濕法混合，液體 介質(zhì)為酒精。將制得的混合料在450MPa下壓制成形后保壓2min得到壓坯，將所述壓坯放 入石墨模具中，再將所述石墨模具放入真空燒結(jié)爐中加熱，真空度為6X10—乍a燒結(jié)溫度 為138(TC，燒結(jié)時(shí)間為60min。燒結(jié)完畢后的石墨模具室溫冷卻，冷卻后脫模，得到碳化鎢 鋁-鎳硬質(zhì)合金燒結(jié)體。 將所述碳化鎢鋁鎳硬質(zhì)合金燒結(jié)體拋光，取樣測(cè)試，相對(duì)密度為99%，測(cè)量燒結(jié) 體不同位置，顯微硬度分別是1990Kg/cm3，1981Kg/cm3，2003Kg/cm3 ;彎曲強(qiáng)度1247MPa， 1234MPa，1258Mpa，性能均勻。X射線(xiàn)分析結(jié)果表明只有碳化鴇鋁相和鎳相，且碳化鴇鋁和鎳
沒(méi)有形成金屬間化合物。
實(shí)施例9 : 取9. 00g(W。.75Al。.25)C。.5粉末與1. 50g鎳粉在球磨混合機(jī)中進(jìn)行濕法混合，液體 介質(zhì)為酒精。將制得的混合料在450MPa下壓制成形后保壓2min得到壓坯，將所述壓坯放 入石墨模具中，再將所述石墨模具放入真空燒結(jié)爐中加熱，真空度為6X10—乍a燒結(jié)溫度 為139(TC，燒結(jié)時(shí)間為60min。燒結(jié)完畢后的石墨模具室溫冷卻，冷卻后脫模，得到碳化鎢 鋁-鎳硬質(zhì)合金燒結(jié)體。 將所述碳化鎢鋁鎳硬質(zhì)合金燒結(jié)體拋光，取樣測(cè)試，相對(duì)密度為99%，測(cè)量燒結(jié) 體不同位置，顯微硬度分別是1990Kg/cm3， 1975Kg/cm3， 1995Kg/cm3 ;彎曲強(qiáng)度1030MPa， 1018MPa，1039Mpa，性能均勻。X射線(xiàn)分析結(jié)果表明只有碳化鴇鋁相和鎳相，且碳化鴇鋁和鎳 沒(méi)有形成金屬間化合物。
7
實(shí)施例10 : 取20. 00g(W。.75A1。.25) C。.5粉末與1. OOg鎳粉在球磨混合機(jī)中進(jìn)行濕法混合，液體 介質(zhì)為酒精。將制得的混合料在450MPa下壓制成形后保壓2min得到壓坯，將所述壓坯放 入石墨模具中，再將所述石墨模具放入真空燒結(jié)爐中加熱，真空度為6X10—乍a燒結(jié)溫度 為139(TC，燒結(jié)時(shí)間為60min。燒結(jié)完畢后的石墨模具室溫冷卻，冷卻后脫模，得到碳化鎢 鋁-鎳硬質(zhì)合金燒結(jié)體。 將所述碳化鎢鋁鎳硬質(zhì)合金燒結(jié)體拋光，取樣測(cè)試，相對(duì)密度為98%，測(cè)量燒結(jié) 體不同位置，顯微硬度分別是1480Kg/cm3， 1489Kg/cm3， 1468Kg/cm3 ;彎曲強(qiáng)度1485MPa， 1472MPa，1498Mpa，性能均勻。X射線(xiàn)分析結(jié)果表明只有碳化鎢鋁相和鎳相，且碳化鎢鋁和鎳
沒(méi)有形成金屬間化合物。
實(shí)施例11 : 取30. OOg(W。.75A1。.25) C。.5粉末與3. OOg鎳粉在球磨混合機(jī)中進(jìn)行濕法混合，液體 介質(zhì)為酒精。將制得的混合料在450MPa下壓制成形后保壓2min得到壓坯，將所述壓坯放 入石墨模具中，再將所述石墨模具放入真空燒結(jié)爐中加熱，真空度為6X10—乍a燒結(jié)溫度 為138(TC，燒結(jié)時(shí)間為60min。燒結(jié)完畢后的石墨模具室溫冷卻，冷卻后脫模，得到碳化鎢 鋁-鎳硬質(zhì)合金燒結(jié)體。 將所述碳化鎢鋁鎳硬質(zhì)合金燒結(jié)體拋光，取樣測(cè)試，相對(duì)密度為98%，測(cè)量燒結(jié) 體不同位置，顯微硬度分別是1230Kg/cm3，1221Kg/cm3，1242Kg/cm3 ;彎曲強(qiáng)度1907MPa， 1895MPa，1918Mpa，性能均勻。X射線(xiàn)分析結(jié)果表明只有碳化鎢鋁相和鎳相，且碳化鎢鋁和鎳
沒(méi)有形成金屬間化合物。
比較例1 取30. 00g(W。.9Alai)C粉末與3. OOg鎳粉在球磨混合機(jī)中進(jìn)行濕法混合，液體介 質(zhì)為酒精。將制得的混合料在450MPa下壓制成形后保壓2min得到壓坯，將所述壓坯放入 石墨模具中，將所述模具放入真空燒結(jié)爐中加熱，真空度為1X10—2Pa，燒結(jié)時(shí)對(duì)壓坯施加 35. 5MPa的壓力，燒結(jié)溫度為150(TC，燒結(jié)時(shí)間為60min，。 燒結(jié)完畢后的石墨模具室溫冷卻，冷卻后脫模，得到碳化鎢鋁-鎳硬質(zhì)合金燒結(jié) 體。 將所述碳化鎢鋁鎳硬質(zhì)合金燒結(jié)體拋光，取樣測(cè)試，測(cè)量燒結(jié)體不同位置，顯微硬 度分別是1973Kg/cm3， 1893Kg/cm3， 2105Kg/cm3彎曲強(qiáng)度1501MPa， 1602MPa， 1400MPa。也就 是說(shuō)，當(dāng)采用熱壓燒結(jié)時(shí)，由于外部壓力，而使燒結(jié)體中鎳相分布不均勻，因此燒結(jié)后的硬 質(zhì)合金性能分布不均。 本發(fā)明采用高真空液相燒結(jié)，在燒結(jié)過(guò)程中對(duì)壓坯不施加外部壓力，依靠液相燒 結(jié)時(shí)的毛細(xì)力使壓坯均勻收縮，按照本發(fā)明方案制備的碳化鎢鋁-鎳硬質(zhì)合金燒結(jié)體相對(duì) 密度達(dá)到98%以上，其中的碳化鎢鋁相和鎳相均勻分布，并且具有很高的顯微硬度和彎曲強(qiáng)度。 以上對(duì)本發(fā)明提供的一種碳化鎢鋁-鎳硬質(zhì)合金及其制備方法進(jìn)行了詳細(xì)的介 紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只 是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修
8飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi),
權(quán)利要求
一種碳化鎢鋁-鎳硬質(zhì)合金，組成式為(W1-xAlx)Cy-Ni，其中x＝0.01～0.95，y＝0.5或1.0，(W1-xAlx)Cy與Ni按重量比為6～30∶1。
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x = 0. 10 0. 86。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的硬質(zhì)合金，其特征在于，所述(W卜/1》Cy與Ni按重量比為io 20 : i。
4. 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)合金相對(duì)密度大于98%。
—種碳化鎢鋁-鎳硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于，包括a) 按照權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的硬質(zhì)合金中的元素比例將(W^^1》Cy粉末與Ni粉末混合得到粉末混合料；b) 所述粉末混合料在400MPa 500MPa的壓力下壓制成型得到壓坯；c) 將步驟b)得到的壓坯在溫度為1380°C 150(TC、真空度小于1X10—3Pa的條件下燒結(jié)，得到碳化鎢鋁_鎳硬質(zhì)合金。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述步驟b)的壓制成型的壓力為430MPa 470MPa。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述步驟c)中的真空度為1X10—4 1X10—3Pa。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述步驟c)中的燒結(jié)溫度為1400°C 1470°C。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述步驟c)中燒結(jié)時(shí)間為30min 90min。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4 8任意一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，還包括d) 將步驟c)制得的碳化鎢鋁-鎳硬質(zhì)合金燒結(jié)體進(jìn)行拋光處理。
全文摘要
本發(fā)明提供碳化鎢鋁-鎳硬質(zhì)合金，組成式為(W1-xAlx)Cy-Ni，其中x＝0.01～0.95，y＝0.5或1.0，(W1-xAlx)Cy與Ni按重量比為6～30∶1。本發(fā)明還提供一種碳化鎢鋁-鎳硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于，包括a)按照硬質(zhì)合金中的元素比例將(W1-xAlx)Cy粉末與Ni粉末混合得到粉末混合料；b)將所述粉末混合料在400MPa～500MPa的壓力下壓制成型得到壓坯；c)將步驟b)得到的壓坯在溫度為1380℃～1500℃、真空度小于1×10-3pa的條件下燒結(jié)，得到碳化鎢鋁-鎳硬質(zhì)合金。本發(fā)明采用高真空液相燒結(jié)，在燒結(jié)過(guò)程中對(duì)壓坯不施加外部壓力，依靠液相燒結(jié)時(shí)的毛細(xì)力使壓坯均勻收縮，本發(fā)明制備的碳化鎢鋁-鎳硬質(zhì)合金燒結(jié)體相對(duì)密度達(dá)到98％以上，碳化鎢鋁相和鎳相均勻分布，并且具有均勻的顯微硬度和彎曲強(qiáng)度。
文檔編號(hào)C22C29/08GK101709422SQ200910259860
公開(kāi)日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月16日
發(fā)明者劉建偉, 湯華國(guó), 趙偉, 馬賢鋒 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所