專利名稱：多層復(fù)合硬質(zhì)合金產(chǎn)品及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于硬質(zhì)合金粉末 冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及多層復(fù)合硬質(zhì)合金產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
在硬質(zhì)合金產(chǎn)品領(lǐng)域中，在很多的工況條件下，對(duì)硬質(zhì)合金產(chǎn)品各部位的性能要求不同，一些部位要求高的耐磨性，而另一些部位要求高的韌性。因此，單一成分或單一晶粒度或單一相結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)合金產(chǎn)品不能滿足上述要求。在本發(fā)明之前的現(xiàn)有技術(shù)中，為了滿足特定工況條件下對(duì)硬質(zhì)合金產(chǎn)品不同部位的要求，通常是設(shè)計(jì)生產(chǎn)一種梯度硬質(zhì)合金產(chǎn)品，該技術(shù)主要是采用物理或化學(xué)方法使產(chǎn)品不同部位的成分、晶粒度或相結(jié)構(gòu)產(chǎn)生差異，使得在具有不同成分、晶粒度或相結(jié)構(gòu)的不同硬質(zhì)合金之間的界面處產(chǎn)生成分、結(jié)構(gòu)上的漸變梯度。具有這種梯度漸變界面的產(chǎn)品在界面結(jié)合強(qiáng)度上具有較大的優(yōu)勢(shì)，并且能夠滿足對(duì)硬質(zhì)合金產(chǎn)品在不同部位或不同階段的機(jī)械性能如強(qiáng)度、韌性、硬度等的要求。但是，這種梯度硬質(zhì)合金產(chǎn)品及其制造方法的缺陷也是很明顯的，其生產(chǎn)成本高，并且形成漸變梯度的工藝復(fù)雜，不好控制，導(dǎo)致最終產(chǎn)品的性能不穩(wěn)定，可重復(fù)性、可靠性和一致性都較差。另外，這種梯度硬質(zhì)合金產(chǎn)品及其制造方法也難以滿足不同部位多樣化差異的需求。在現(xiàn)有技術(shù)中，沒有任何能夠克服上述缺陷的且具有截然不同結(jié)構(gòu)的多層復(fù)合硬質(zhì)合金產(chǎn)品及其制備工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明開創(chuàng)性地應(yīng)用粉末冶金技術(shù)，將硬質(zhì)合金產(chǎn)品的不同部位制備成具有不同的相結(jié)構(gòu)，或者具有不同的成分或不同的晶粒度，其中不同的成分、晶粒度或相結(jié)構(gòu)之間盡管沒有漸變梯度的過渡(即具有清晰明顯的界面)，但仍具有很高的界面結(jié)合強(qiáng)度，從而成為具有優(yōu)越復(fù)合性能的多層復(fù)合硬質(zhì)合金產(chǎn)品。這種多層復(fù)合硬質(zhì)合金產(chǎn)品可滿足在特定工況條件下對(duì)產(chǎn)品不同部位的力學(xué)性能的各種不同要求，同時(shí)具有制造工藝簡(jiǎn)單、快捷且可控，產(chǎn)品可靠性高，產(chǎn)品性能的可重復(fù)性高等諸多優(yōu)點(diǎn)。更重要的是，根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的傳統(tǒng)理解，具有兩種以上不同成分、晶粒度或相結(jié)構(gòu)的不同硬質(zhì)合金的硬質(zhì)合金產(chǎn)品的不同硬質(zhì)合金之間的界面如果是清晰明確的界面，則其界面處的結(jié)合強(qiáng)度會(huì)較差，這會(huì)導(dǎo)致在使用過程中出現(xiàn)硬質(zhì)合金產(chǎn)品沿界面開裂、剝離、界面腐蝕等等不利情況，進(jìn)而影響硬質(zhì)合金產(chǎn)品的各項(xiàng)機(jī)械性能和使用壽命，等等。因此，在粉末冶金硬質(zhì)合金領(lǐng)域中，這樣的技術(shù)偏見導(dǎo)致本領(lǐng)域技術(shù)人員在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，為了避免出現(xiàn)對(duì)界面結(jié)合強(qiáng)度的削弱，集中精力去研制具有漸變梯度過渡界面的硬質(zhì)合金產(chǎn)品，從而延緩和阻礙了人們對(duì)本發(fā)明可行性的認(rèn)識(shí)以及研究和開發(fā)。這種技術(shù)偏見最終導(dǎo)致在目前已知的現(xiàn)有技術(shù)的市面上具有兩種以上不同成分、晶粒度或相結(jié)構(gòu)的不同硬質(zhì)合金的硬質(zhì)合金產(chǎn)品中，硬質(zhì)合金產(chǎn)品在不同硬質(zhì)合金之間的界面處有ー個(gè)成分、結(jié)構(gòu)上的漸變梯度，并沒有清楚明確的界面。但是，本發(fā)明則開創(chuàng)性地運(yùn)用創(chuàng)新的制備エ藝，實(shí)現(xiàn)了將硬質(zhì)合金產(chǎn)品的不同部位制備成具有不同的成分、晶粒度或相結(jié)構(gòu)，并且在不同的成分、晶粒度或相結(jié)構(gòu)之間盡管具有清晰的界面，但仍具有很高的界面結(jié)合強(qiáng)度，這是以往的產(chǎn)品和エ藝無法實(shí)現(xiàn)且也被認(rèn)為是不太可能實(shí)現(xiàn)的。因此，從這方面來說，本發(fā)明還克服了傳統(tǒng)技術(shù)中普遍存在的技術(shù)偏見。根據(jù)本發(fā)明，可將不同成分和(或)不同晶粒度和(或)不同相結(jié)構(gòu)的各種硬質(zhì)合金先分別預(yù)成形，通過熱等靜壓燒結(jié)成一整體，成為多層復(fù)合硬質(zhì)合金產(chǎn)品，產(chǎn)品各層間為冶金結(jié)合，分別具有不同的力學(xué)性能。根據(jù)本發(fā)明，提供了ー種多層復(fù)合硬質(zhì)合金產(chǎn)品，其特征在于，多層復(fù)合硬質(zhì)合金產(chǎn)品至少包括第一層硬質(zhì)合金；和與第一層硬質(zhì)合金結(jié)合的第二層硬質(zhì)合金；其中，第一層硬質(zhì)合金和第二層硬質(zhì)合金之間的結(jié)合是冶金結(jié)合，并且第一層硬質(zhì)合金和第二層硬質(zhì)合金之間存在明顯的界面。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，第一層硬質(zhì)合金是高鈷粗顆粒合金。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，第二層硬質(zhì)合金是中鈷超細(xì)顆粒合金。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，第一層硬質(zhì)合金和第二層硬質(zhì)合金之間具有不同的成分、晶粒度或相結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種制造雙層復(fù)合硬質(zhì)合金產(chǎn)品的方法，其特征在干，方法包括預(yù)成形第一層硬質(zhì)合金；預(yù)成形第二層硬質(zhì)合金；將第一層硬質(zhì)合金與第二層硬質(zhì)合金配合在一起；利用熱等靜壓燒結(jié)エ藝將第一層硬質(zhì)合金與第二層硬質(zhì)合金燒結(jié)成ー個(gè)整體。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，第一層硬質(zhì)合金和第二層硬質(zhì)合金之間的結(jié)合是冶金結(jié)合，并且第一層硬質(zhì)合金和第二層硬質(zhì)合金之間存在明顯的界面，也就是說，第一層硬質(zhì)合金和第二層硬質(zhì)合金之間具有明顯的分層。根據(jù)本發(fā)明，還提供了ー種制造兩層以上的多層復(fù)合硬質(zhì)合金產(chǎn)品的方法，其特征在于，方法包括分別地預(yù)成形多個(gè)硬質(zhì)合金層；將多個(gè)硬質(zhì)合金層配合在一起；利用熱等靜壓燒結(jié)エ藝將多個(gè)硬質(zhì)合金層燒結(jié)成ー個(gè)整體。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，多個(gè)硬質(zhì)合金層之間的結(jié)合是冶金結(jié)合，并且多個(gè)硬質(zhì)合金層之間存在明顯的界面。


通過結(jié)合以下附圖閱讀本說明書，本發(fā)明的特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見。圖I是根據(jù)本發(fā)明的一示例性實(shí)施例的制造雙層復(fù)合硬質(zhì)合金球齒產(chǎn)品的エ藝的示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明ー示例性實(shí)施例的雙層復(fù)合硬質(zhì)合金球齒產(chǎn)品的示意性剖面，清楚地顯示了該硬質(zhì)合金產(chǎn)品的兩種不同硬質(zhì)合金以及它們之間的清晰界面。圖3是根據(jù)本發(fā)明的該示例性實(shí)施例的雙層復(fù)合硬質(zhì)合金球齒產(chǎn)品的金相結(jié)構(gòu)照片，更進(jìn)一歩清楚地顯示了該硬質(zhì)合金產(chǎn)品的兩種不同的顯微金相結(jié)構(gòu)之間的清晰界面。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖將對(duì)本發(fā)明的一具體實(shí)施例進(jìn)行更詳細(xì)的描述。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，以下所述僅是舉例說明和描述ー些優(yōu)選實(shí)施方式，其它ー些類似的或等同的實(shí)施方式同樣也可以用來實(shí)施本發(fā)明。圖I是根據(jù)本發(fā)明的一示例性實(shí)施例的雙層復(fù)合硬質(zhì)合金球齒產(chǎn)品的制造エ藝的示意圖。在該實(shí)施例中，在步驟101中單獨(dú)預(yù)成形第一層硬質(zhì)合金1，第一層硬質(zhì)合金I為高鈷粗顆粒合金，具有高韌性。在步驟102中單獨(dú)預(yù)成形第二層硬質(zhì)合金1，第二層硬質(zhì)合金2為中鈷超細(xì)顆粒合金，具有高的硬度，具有高耐磨性。其中，在該實(shí)施例中，所選擇的硬質(zhì)合金I的鈷含量為20%，晶粒度為I. 6Mm ;所選擇的硬質(zhì)合金2的鈷含量為12%，晶粒度為
0.8Mm。根據(jù)ー種不范性實(shí)施方式,先分別在YH41-100C油壓機(jī)上對(duì)硬質(zhì)合金I和硬質(zhì)合金2進(jìn)行預(yù)成形，經(jīng)壓合、配合后，再在0NYX2234燒結(jié)爐中進(jìn)行熱等靜壓燒結(jié)。然后，在步驟103中，將第一層硬質(zhì)合金I和第二層硬質(zhì)合金2結(jié)合在一起，例如經(jīng)初步壓合而配合在一起。這類壓合、配合的エ藝都是本技術(shù)領(lǐng)域公知的，因此不再贅述。接下來，在步驟104中，采用熱等靜壓燒結(jié)(燒結(jié)溫度例如為1400_1450°C，所施加的壓カ例如為8-12MPa)，從而形成雙層復(fù)合硬質(zhì)合金球齒產(chǎn)品。所得的雙層復(fù)合硬質(zhì)合金球齒產(chǎn)品如圖2所示，圖2是根據(jù)本發(fā)明所制備的ー示例性實(shí)施例的雙層復(fù)合硬質(zhì)合金球齒產(chǎn)品的截面圖。在圖2中，清楚地顯示了該硬質(zhì)合金產(chǎn)品的具有不同成分、晶粒度或相結(jié)構(gòu)的第一層硬質(zhì)合金I和第二層硬質(zhì)合金2之間的清晰的界面3，該界面3是清晰而明確的，與現(xiàn)有技術(shù)中的漸變過渡的界面明顯不同。圖3則更進(jìn)一歩清楚地顯示了該雙層復(fù)合硬質(zhì)合金球齒產(chǎn)品的顯微金相結(jié)構(gòu)之間的該清晰界面3，在該顯微金相組織照片3中，依然可以清楚地看到，不同硬質(zhì)合金1、2之間的該界面3是明顯的截然的界面。對(duì)所得的該雙層復(fù)合硬質(zhì)合金球齒產(chǎn)品進(jìn)行性能測(cè)試。經(jīng)檢測(cè)，上述成分的硬質(zhì)合金I和硬質(zhì)合金2的雙層復(fù)合硬質(zhì)合金球齒產(chǎn)品(制成B型抗彎強(qiáng)度試樣塊)的界面結(jié)合強(qiáng)度達(dá)到了 3330MPa。根據(jù)本發(fā)明，該實(shí)施例中的雙層復(fù)合硬質(zhì)合金球齒產(chǎn)品的具有不同成分、晶粒度或相結(jié)構(gòu)的兩硬質(zhì)合金層之間的界面結(jié)合為冶金結(jié)合，界面結(jié)合強(qiáng)度高。并且，該產(chǎn)品的第一層硬質(zhì)合金I具有高韌性，第二層硬質(zhì)合金2具有高耐磨性，使球齒既耐磨，又抗沖擊。因此，這種復(fù)合結(jié)構(gòu)的不同性能組合可以滿足特定エ況下對(duì)產(chǎn)品性能的要求。例如，本發(fā)明技術(shù)方案已成功應(yīng)用于本申請(qǐng)人所生產(chǎn)的鑿巖用球齒產(chǎn)品。盡管以上已經(jīng)針對(duì)具有雙層復(fù)合硬質(zhì)合金球齒產(chǎn)品對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然可以理解，本發(fā)明也可用于制備具有超過兩層的多層復(fù)合硬質(zhì)合金產(chǎn)品，并且也可以制造成具有各種不同的形狀和構(gòu)造，例如層疊的平面構(gòu)造，套疊的圓柱形構(gòu)造，等等，這些都不脫離本發(fā)明的教導(dǎo)和構(gòu)思。 本發(fā)明的エ藝簡(jiǎn)單，效率高，能滿足產(chǎn)品不同部位多祥化差異的需求，產(chǎn)品的各層間結(jié)合強(qiáng)度高，穩(wěn)定性好。 以上結(jié)合附圖將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，以上所述僅僅是舉例說明和描述ー些具體實(shí)施方式
，對(duì)本發(fā)明的范圍，尤其 是權(quán)利要求的范圍，并不具有任何限制。
權(quán)利要求
1.一種多層復(fù)合硬質(zhì)合金產(chǎn)品，其特征在于，所述多層復(fù)合硬質(zhì)合金產(chǎn)品至少包括 第一層硬質(zhì)合金(I);和 與所述第一層硬質(zhì)合金(I)結(jié)合的第二層硬質(zhì)合金(2)； 其中，所述第一層硬質(zhì)合金(I)和第二層硬質(zhì)合金(2)之間的結(jié)合是冶金結(jié)合，并且所述第一層硬質(zhì)合金(I)和第二層硬質(zhì)合金(2)之間存在明顯的界面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多層復(fù)合硬質(zhì)合金產(chǎn)品，其特征在于，所述第一層硬質(zhì)合金(O是高鈷粗顆粒合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的多層復(fù)合硬質(zhì)合金產(chǎn)品，其特征在于，所述第二層硬質(zhì)合金(2)是中鈷超細(xì)顆粒合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多層復(fù)合硬質(zhì)合金產(chǎn)品，其特征在于，所述第一層硬質(zhì)合金(I)和第二層硬質(zhì)合金(2)之間具有不同的成分、晶粒度或相結(jié)構(gòu)。
5.一種制造雙層復(fù)合硬質(zhì)合金產(chǎn)品的方法，其特征在于，所述方法包括 預(yù)成形第一層硬質(zhì)合金(I); 預(yù)成形第二層硬質(zhì)合金(2); 將所述第一層硬質(zhì)合金(I)與第二層硬質(zhì)合金(2)配合在一起； 利用熱等靜壓燒結(jié)工藝將所述第一層硬質(zhì)合金(I)與第二層硬質(zhì)合金(2 )燒結(jié)成一個(gè)整體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一層硬質(zhì)合金(I)和第二層硬質(zhì)合金(2 )之間的結(jié)合是冶金結(jié)合，并且所述第一層硬質(zhì)合金(I)和第二層硬質(zhì)合金(2 )之間存在明顯的界面。
7.—種制造兩層以上的多層復(fù)合硬質(zhì)合金產(chǎn)品的方法，其特征在于，所述方法包括 分別地預(yù)成形多個(gè)硬質(zhì)合金層； 將所述多個(gè)硬質(zhì)合金層配合在一起； 利用熱等靜壓燒結(jié)工藝將所述多個(gè)硬質(zhì)合金層燒結(jié)成一個(gè)整體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述多個(gè)硬質(zhì)合金層之間的結(jié)合是冶金結(jié)合，并且所述多個(gè)硬質(zhì)合金層之間存在明顯的界面。
全文摘要
本發(fā)明涉及多層復(fù)合硬質(zhì)合金產(chǎn)品及其制造方法。具體而言，本發(fā)明公開了一種多層復(fù)合硬質(zhì)合金產(chǎn)品，它至少包括第一層硬質(zhì)合金(1)；與所述第一層硬質(zhì)合金(1)結(jié)合的第二層硬質(zhì)合金(2)；其中，第一層硬質(zhì)合金(1)和第二層硬質(zhì)合金(2)之間的結(jié)合是冶金結(jié)合，并且第一層硬質(zhì)合金(1)和第二層硬質(zhì)合金(2)之間存在明顯的界面。本發(fā)明還涉及制造這種多層復(fù)合硬質(zhì)合金產(chǎn)品的方法。根據(jù)本發(fā)明制造的多層復(fù)合硬質(zhì)合金產(chǎn)品具有制造工藝簡(jiǎn)單快捷且可控，可靠性高，產(chǎn)品性能的可重復(fù)性高等優(yōu)點(diǎn)，并且可滿足對(duì)產(chǎn)品不同部位的力學(xué)性能有不同要求的特定工況條件。
文檔編號(hào)B22F7/02GK102653002SQ20111005087
公開日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2011年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月3日
發(fā)明者劉艷軍, 李詠俠, 謝述明, 鄒丹 申請(qǐng)人:湖南博云東方粉末冶金有限公司