專利名稱：以鎳－鋁金屬間化合物Ni₃Al為粘結(jié)相的硬質(zhì)合金及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硬質(zhì)合金材料及其制備方法，特別是一種通過粉末冶金的技術(shù)制 備以碳化物為基體、鎳一鋁金屬間化合物為粘結(jié)相的增韌增強(qiáng)的硬質(zhì)合金及其方法。
背景技術(shù)：
碳化鎢硬質(zhì)合金由于其高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性和高紅硬性，被廣泛地用作切削 刀具、礦山工具和耐磨零件等?，F(xiàn)有的碳化鎢硬質(zhì)合金材料主要是由基體碳化鎢和粘結(jié)相 鈷金屬組成。由于鈷對(duì)碳化鎢的潤(rùn)濕性好使其室溫綜合力學(xué)性能好，但鈷屬于戰(zhàn)略資源，價(jià) 格較為昂貴，且其高溫耐磨性、高溫抗氧化性和抗腐蝕性能均相對(duì)較低，在一定程度上限制 了以鈷作為粘結(jié)相的碳化鎢硬質(zhì)合金的應(yīng)用。而金屬間化合物原子的長(zhǎng)程有序排列和原 子間金屬鍵與共價(jià)鍵共存的特性，使其在抗高溫氧化、抗腐蝕等方面具有獨(dú)特的優(yōu)異性，如 FeAl, Fe3Al金屬間化合物的在耐硫蝕、抗氧化及耐磨損等方面表現(xiàn)優(yōu)越，其弱鐵磁性，適合 于惡劣的工作環(huán)境，且其突出優(yōu)點(diǎn)是成本低。又如，M3Al金屬間化合物在抗氧化、防滲碳 和耐磨方面具有優(yōu)越性。尤為突出的是，在800°C以下，Ni3Al強(qiáng)度隨溫度升高不是連續(xù)下 降，而是先隨溫度的升高而升高，到達(dá)一定的高溫后再下降，即屈服強(qiáng)度在峰值溫度以下具 有正溫度效應(yīng)。由于Ni3Al金屬間化合物具有較高的高溫強(qiáng)度、蠕變抗力和高的比強(qiáng)度，且 Ni3Al對(duì)WC、TiC的潤(rùn)濕性與鈷相當(dāng)。因此，以Ni3Al金屬間化合物作為硬質(zhì)合金粘結(jié)相，其 性能能夠達(dá)到商用硬質(zhì)合金YG牌號(hào)性能。目前制備以Ni3Al金屬間化合物為粘結(jié)相的硬質(zhì)合金的方法主要有
1、機(jī)械合金化方法+快速燒結(jié)工藝，即將不同的粉末在高能球磨機(jī)中球磨，粉末經(jīng)磨 球的碰撞、擠壓、重復(fù)地發(fā)生變形、斷裂、焊合、原子間相互反應(yīng)而在基體內(nèi)部原位生成金屬 間化合物相，然后采用快速燒結(jié)制備成復(fù)合物。如中國(guó)專利“一種WC-增韌增強(qiáng)M3Al硬質(zhì) 合金及其制備方法”(公開號(hào)CN101560623，
公開日2009年10月21日)，公開了該機(jī)械合金 化方法+快速燒結(jié)工藝制備方法，該方法按原料粉末配比投料進(jìn)行高能球磨，直至球磨粉 末中WC粉末晶粒平均尺寸細(xì)化至小于200nm ；再采用放電等離子快速燒結(jié)高能球磨后的硬 質(zhì)合金粉末制備Ni3Al粘結(jié)WC復(fù)合材料，主要用于耐磨零件。但由于這種方法影響因素比 較多，例如球磨類型、時(shí)間、介質(zhì)、過程控制劑等參數(shù)，設(shè)備、操作復(fù)雜，且直接采用元素粉末 制備Ni3Al金屬間化合物為粘結(jié)相的硬質(zhì)合金，往往因?yàn)镹i、Al元素發(fā)生放熱反應(yīng)，使過工 藝過程難以控制，不適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)；
2、熱壓法，即粉末壓制和燒結(jié)同時(shí)進(jìn)行的工藝。一般是采用金屬間化合物預(yù)合金 粉末和碳化物粉末混合均勻后，在一定的溫度和壓力下燒結(jié)，從而形成復(fù)合物。如美國(guó)橡 樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(Oak Ridge National Laboratory)已發(fā)展一系列 ICantermetallic Compounds) Ni3Al金屬間化合物預(yù)合金粉末，部分投入了生產(chǎn)。并對(duì)預(yù)合金粉末和陶瓷粉 末，通過熱壓的方法制備了 WC/TiC基金屬間化合物復(fù)合材料，應(yīng)用于高溫、磨損、腐蝕、氧 化等場(chǎng)合。由于需要外加壓力，對(duì)模具要求高，且只能單件生產(chǎn)，成本高，生產(chǎn)效率低。且在復(fù)合物的成形上，熱壓法還會(huì)造成材料組織的不均勻；
3、液相燒結(jié)法，即將M3Al金屬間化合物預(yù)合金粉末和碳化物粉末混合均勻后在一定 的溫度下燒結(jié)，使金屬間化合物達(dá)到熔融狀態(tài)，冷卻形成復(fù)合物。通常對(duì)粉末原料采用球磨 混合后，制成混合料，然后壓制成所需形狀的壓坯，在燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行氣氛液相燒結(jié)而成。如 中國(guó)專利申請(qǐng)“一種含鋁化鎳和硼銅基的硬質(zhì)合金及其制造方法”(公開號(hào)CN101880810A，
公開日2010年11月10日)，是在以碳化鎢為基體材料的碳化鎢基硬質(zhì)合金中，添加一部分 Ni3Al代替合金中的鈷，并同時(shí)添加微量硼銅等添加劑，通過高溫?zé)Y(jié)而得到。這種液相燒 結(jié)法雖具有操作簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的特點(diǎn)，但在合金中容易產(chǎn)生孔隙，和"Ni3Al金 屬池”。這就要求金屬間化合物對(duì)硬質(zhì)相有很好的潤(rùn)濕性和溶解度，且預(yù)合金粉末的要求較 細(xì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述制備方法的不足，提供一種直接采用元素粉末與碳化物制備鎳一 鋁金屬間化合物Ni3Al為粘結(jié)相、并含有微量B元素的硬質(zhì)合金，其組織結(jié)構(gòu)均勻、合金的 致密化高、強(qiáng)度高、耐磨性好、抗高溫氧化性和抗腐蝕性優(yōu)異；同時(shí)，本發(fā)明還提供該硬質(zhì)合 金的制備方法，采用Ni、Al元素粉末先制備出成分均勻、粒度細(xì)小碳化物和M3Al的預(yù)合金 混合粉末，避免了單純添加M3Al金屬間化合物預(yù)合金粉末、而其粒度粗大造成后續(xù)液相燒 結(jié)過程中孔洞和“金屬池”的產(chǎn)生；且工藝簡(jiǎn)單、制造成本低。本發(fā)明的以鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al為粘結(jié)相的硬質(zhì)合金，包含硬質(zhì)相和粘接 相，還包含有質(zhì)量百分比為0.00259Γ0. 0252%的B元素；所述硬質(zhì)相為碳化物，粘結(jié)相體積 百分比為10% 40%ο所述硬質(zhì)相為碳化鎢和/或碳化鈦。本發(fā)明的以鎳一鋁金屬間化合物為主粘結(jié)相的硬質(zhì)合金的制造方法，依次包括以 下步驟
(1)按鎳一鋁金屬間化合物M24Al的成分比例，把鎳粉和鋁粉與碳化物粉末混合均 勻；其中鎳粉和鋁粉共占混合粉末的質(zhì)量百分比為5. 049Γ50. 30%，余量為碳化物粉末；
(2)將上述混合粉末置于石墨容器中鋪平厚度<50mm，在非氧化性氣氛下，以< 5°C / min的升溫速度加熱至1100°C 1200°C，保溫1小時(shí)以上，然后自然冷卻，獲得碳化物與鎳一 鋁金屬間化合物Ni3Al的混合物；將混合物碾磨、破碎、過篩，獲得粒度為120Mm以下的碳化 物與金屬間化合物M3Al的混合粉末；
(3)將上述碳化物與金屬間化合物Ni3Al的混合粉末在400°C士50°C的氫氣氣氛下進(jìn) 行脫氧預(yù)處理；
(4)將質(zhì)量百分比為0.00259Γ0. 0252%的B粉，添加到在上述脫氧預(yù)處理后的碳化物 與金屬間化合物Ni3Al的混合粉末中，濕磨混合18 36小時(shí)，獲得濕磨混合料；
(5)濕磨混合料經(jīng)噴霧干燥、壓制成型制成壓坯；
(6)壓坯經(jīng)1350°C 1550°C低壓液相燒結(jié)后獲得鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al為粘結(jié)相 的硬質(zhì)合金，其中粘結(jié)相體積百分比為10vOl%-40vd%。本發(fā)明采用Ni、Al元素粉末，利用Ni+Al間化合反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)的特點(diǎn)，使得在 1100°C 1200°C左右、低熔點(diǎn)的鎳鋁間其他形式的金屬間化合物(NiAl3、Ni2Al3、Ni5Al3)熔化后迅速生成Ni3Al和NiAl，NiAl進(jìn)一步和Ni反應(yīng)生成Ni3Al ；碳化物粉末則在化合放熱反 應(yīng)中起到熱緩沖的作用，保證粉末的溫度不超過M3Al的熔點(diǎn)；鎳粉、鋁粉與碳化物粉末混 合粉末置于石墨容器中鋪平厚度彡50mm，避免了粉末內(nèi)部的熱量積蓄，并以彡5°C /min的 升溫速度、達(dá)到1100°C 1200°C后保溫1小時(shí)以上，充分形成Ni3Al金屬間化合物；由于化合 反應(yīng)是在粉末狀態(tài)下完成的，反應(yīng)合成后的混合物容易被破碎，破碎又進(jìn)一步使碳化物和 Ni3Al均勻混合，獲得比較理想的粒度；預(yù)處理去掉碾磨過程中所增的氧，使制備出的碳化 物和鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al的混合物粉末成分均勻、粒度細(xì)小，避免了由于Ni3Al金屬 間化合物預(yù)合金粉末粒度粗大造成后續(xù)液相燒結(jié)過程中孔洞和“金屬池”的產(chǎn)生，對(duì)后續(xù)合 金相成分以及組織結(jié)構(gòu)的均勻性都有很好的作用；同時(shí)，添加微量增韌B元素粉末提高了 硬質(zhì)合金的室溫塑性和韌性，獲得的以鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al為粘結(jié)相的的硬質(zhì)合金， 組織結(jié)構(gòu)均勻、合金的致密化高、強(qiáng)度高、耐磨性比較好、抗高溫氧化性和抗腐蝕性優(yōu)異；且 工藝簡(jiǎn)單、制造成本低。


圖1是本發(fā)明的制備方法流程圖。圖2是本發(fā)明制備的以鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al為粘結(jié)相的硬質(zhì)合金的金相照 片。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 根據(jù)圖1所示流程，按Ni24Al的成分比例，將質(zhì)量百分比為5. 04%鎳粉 和鋁粉，與余量的碳化鎢粉末混合均勻；將上述混合粉末置于石墨容器中鋪平厚度50mm， 在非氧化性氣氛下，以5°C /min的升溫速度加熱至1100°C，保溫7小時(shí)，然后自然冷卻，獲 得碳化鎢和鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al的混合物；將混合物碾磨，破碎，過250目篩網(wǎng)，獲得 粒度為58Mm以下的碳化鎢和鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al的混合粉末；將上述碳化鎢和鎳一 鋁金屬間化合物Ni3Al的混合粉末在400°C 士 50°C的氫氣氣氛下進(jìn)行脫氧預(yù)處理；然后，再 將質(zhì)量百分比為0. 0025%的B粉與余量的上述碳化鎢和鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al的混合 物粉末濕磨混合18小時(shí)，獲得濕磨混合料；球磨混合料經(jīng)噴霧干燥、壓制成型制成壓坯；壓 坯經(jīng)1550°C低壓液相燒結(jié)，獲得鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al為粘結(jié)相的硬質(zhì)合金，其中粘結(jié) 相體積百分比為10%。該硬質(zhì)合金的掃描電鏡照片見圖2，性能詳見表1。實(shí)施例2 根據(jù)圖1所示流程，按Ni24Al的成分比例，將質(zhì)量百分比為10. 67%鐵粉 和鋁粉，與余量的碳化鎢粉末混合均勻；將上述混合粉末置于石墨容器中鋪平厚度30mm， 在非氧化性氣氛下，以3°C /min的升溫速度加熱至1130°C，保溫5小時(shí)，然后自然冷卻，獲 得碳化鎢和鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al的混合物；將混合物碾磨，破碎，過200目篩網(wǎng)，獲得 粒度為75ΜΠ1以下的碳化鎢和鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al的混合粉末；將上述碳化鎢和鎳一 鋁金屬間化合物Ni3Al的混合粉末在400°C 士 50°C的氫氣氣氛下進(jìn)行脫氧預(yù)處理；然后，再 將質(zhì)量百分比為0. 0053%的B粉與余量的上述碳化鎢和鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al的混合 粉末濕磨混合M小時(shí)，獲得濕磨混合料；球磨混合料經(jīng)噴霧干燥、壓制成型制成壓坯；壓坯 經(jīng)1480°C低壓液相燒結(jié)，獲得鎳一鋁金屬間化合物M3Al為粘結(jié)相的硬質(zhì)合金，其中粘結(jié)相 體積百分比為20%。該硬質(zhì)合金的掃描電鏡照片見圖2，性能詳見表1。
實(shí)施例3 根據(jù)圖1所示流程，按Ni24Al的成分比例，將質(zhì)量百分比為16. 99%鐵粉 和鋁粉，與余量的碳化鎢粉末混合均勻；將上述混合粉末置于石墨容器中鋪平厚度20mm， 在非氧化性氣氛下，以1°C /min的升溫速度加熱至1160°C，保溫3小時(shí)，然后自然冷卻，獲 得碳化鎢和鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al的混合物；將混合物碾磨，破碎，過160目篩網(wǎng)，獲得 粒度為96Mm以下的碳化鎢和鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al的混合粉末；將上述碳化鎢和鎳一 鋁金屬間化合物Ni3Al的混合粉末在400°C 士 50°C的氫氣氣氛下進(jìn)行脫氧預(yù)處理；然后，再 將質(zhì)量百分比為0. 0085%的B粉與余量的上述碳化鎢和鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al的混合 粉末濕磨混合30小時(shí)，獲得濕磨混合料；球磨混合料經(jīng)噴霧干燥、壓制成型制成壓坯；壓坯 經(jīng)1420°C低壓液相燒結(jié)，獲得鎳一鋁金屬間化合物M3Al為粘結(jié)相的硬質(zhì)合金，其中粘結(jié)相 體積百分比為30%。該硬質(zhì)合金的掃描電鏡照片見圖2，性能詳見表1。實(shí)施例4 根據(jù)圖1所示流程，按Ni24Al的成分比例，將質(zhì)量百分比為24. 15%鐵粉 和鋁粉，與余量的碳化鎢粉末混合均勻；將上述混合粉末置于石墨容器中鋪平厚度10mm， 在非氧化性氣氛下，以0. 5°C /min的升溫速度加熱至1200°C，保溫1小時(shí)，然后自然冷卻， 獲得碳化鎢和鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al的混合物；將混合物碾磨，破碎，過120目篩網(wǎng)，獲 得粒度為120Mm以下的碳化鎢和鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al的混合粉末；將上述碳化鎢和 鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al的混合粉末在400°C 士50°C的氫氣氣氛下進(jìn)行脫氧預(yù)處理；然 后，再將質(zhì)量百分比為0. 0121%的B粉與余量的上述碳化鎢和鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al的 混合粉末濕磨混合36小時(shí)，獲得濕磨混合料；球磨混合料經(jīng)噴霧干燥、壓制成型制成壓坯； 壓坯經(jīng)1350°C低壓液相燒結(jié)，獲得鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al為粘結(jié)相的硬質(zhì)合金，其中粘 結(jié)相體積百分比為40%。該硬質(zhì)合金的掃描電鏡照片見圖2，性能詳見表1。實(shí)施例5 根據(jù)圖1所示流程，按Ni24Al的成分比例，將質(zhì)量百分比為14. 43%鐵粉 和鋁粉，與余量的碳化鈦粉末混合均勻；將上述混合粉末置于石墨容器中鋪平厚度50mm， 在非氧化性氣氛下，以5°C /min的升溫速度加熱至1100°C，保溫7小時(shí)，然后自然冷卻，獲 得碳化鈦和鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al的混合物；將混合物碾磨，破碎，過250目篩網(wǎng)，獲得 粒度為58Mm以下的碳化鈦和鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al的混合粉末；將上述碳化鈦和鎳一 鋁金屬間化合物Ni3Al的混合粉末在400°C 士 50°C的氫氣氣氛下進(jìn)行脫氧預(yù)處理；然后，再 將質(zhì)量百分比為0. 0072%的B粉與余量的上述碳化鈦和鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al的混合 粉末濕磨混合18小時(shí)，獲得濕磨混合料；球磨混合料經(jīng)噴霧干燥、壓制成型制成壓坯；壓坯 經(jīng)1550°C低壓液相燒結(jié)，獲得鎳一鋁金屬間化合物M3Al為粘結(jié)相的硬質(zhì)合金，其中粘結(jié)相 體積百分比為10%。該硬質(zhì)合金的掃描電鏡照片見圖2，性能詳見表1。實(shí)施例6 根據(jù)圖1所示流程，按Ni24Al的成分比例，將質(zhì)量百分比為33. 60%鐵粉 和鋁粉，與余量的碳化鈦粉末混合均勻；將上述混合粉末置于石墨容器中鋪平厚度30mm， 在非氧化性氣氛下，以;TC /min的升溫速度加熱至1150°C，保溫4小時(shí)，然后自然冷卻，獲 得碳化鈦和鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al的混合物；將混合物碾磨，破碎，過180目篩網(wǎng)，獲得 粒度為SOMffl以下的碳化鈦和鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al的混合粉末；將上述碳化鈦和鎳一 鋁金屬間化合物Ni3Al的混合粉末在400°C 士 50°C的氫氣氣氛下進(jìn)行脫氧預(yù)處理；然后，再 將質(zhì)量百分比為0. 0168%的B粉與余量的上述碳化鈦和鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al的混合 粉末濕磨混合27小時(shí)，獲得濕磨混合料；球磨混合料經(jīng)噴霧干燥、壓制成型制成壓坯；壓坯 經(jīng)1450°C低壓液相燒結(jié)，獲得鎳一鋁金屬間化合物M3Al為粘結(jié)相的硬質(zhì)合金，其中粘結(jié)相體積百分比為25%。該硬質(zhì)合金的掃描電鏡照片見圖2，性能詳見表1。實(shí)施例7 根據(jù)圖1所示流程，按Ni24Al的成分比例，將質(zhì)量百分比為50. 30%鐵粉 和鋁粉，與余量的碳化鈦粉末混合均勻；將上述混合粉末置于石墨容器中鋪平厚度10mm， 在非氧化性氣氛下，以0. 5°C /min的升溫速度加熱至1200°C，保溫1小時(shí)，然后自然冷卻， 獲得碳化鈦和鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al的混合物；將混合物碾磨，破碎，過120目篩網(wǎng)，獲 得粒度為120Mm以下的碳化鈦和鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al的混合粉末；將上述碳化鈦和 鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al的混合粉末在400°C 士50°C的氫氣氣氛下進(jìn)行脫氧預(yù)處理；然 后，再將質(zhì)量百分比為0. 025 的B粉與余量的上述碳化鈦和鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al的 混合粉末濕磨混合36小時(shí)，獲得濕磨混合料；球磨混合料經(jīng)噴霧干燥、壓制成型制成壓坯； 壓坯經(jīng)1350°C低壓液相燒結(jié)，獲得鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al為粘結(jié)相的硬質(zhì)合金，其中粘 結(jié)相體積百分比為40%。該硬質(zhì)合金的掃描電鏡照片見圖2，性能詳見表1。實(shí)施例8 根據(jù)圖1所示流程，按Ni24Al的成分比例，將質(zhì)量百分比為17. 11%鐵粉 和鋁粉，與余量的71. 6 碳化鎢粉末和11. 27%碳化鈦粉末混合均勻；將上述混合粉末置于 石墨容器中鋪平厚度30mm，在非氧化性氣氛下，以3°C /min的升溫速度加熱至1150°C，保 溫4小時(shí)，然后自然冷卻，獲得碳化鈦和鎳一鋁金屬間化合物M3Al的混合物；將混合物碾 磨，破碎，過180目篩網(wǎng)，獲得粒度為SOMffl以下的碳化鈦和鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al的混 合粉末；將上述碳化鈦和鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al的混合粉末在400°C 士50°C的氫氣氣 氛下進(jìn)行脫氧預(yù)處理；然后，再將質(zhì)量百分比為0. 0086%的B粉與余量的上述碳化鈦和鎳一 鋁金屬間化合物Ni3Al的混合粉末濕磨混合27小時(shí)，獲得濕磨混合料；球磨混合料經(jīng)噴霧 干燥、壓制成型制成壓坯；壓坯經(jīng)1450°C低壓液相燒結(jié)，獲得鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al為 粘結(jié)相的硬質(zhì)合金，其中粘結(jié)相體積百分比為25%。該硬質(zhì)合金的掃描電鏡照片見圖2，性 能詳見表1。實(shí)施例9 根據(jù)圖1所示流程，按Ni24Al的成分比例，將質(zhì)量百分比為33. 60%鐵粉 和鋁粉，與余量的47. 46%碳化鎢粉末和29. 87%碳化鈦粉末混合均勻；將上述混合粉末置于 石墨容器中鋪平厚度30mm，在非氧化性氣氛下，以3°C /min的升溫速度加熱至1150°C，保 溫4小時(shí)，然后自然冷卻，獲得碳化鈦和鎳一鋁金屬間化合物M3Al的混合物；將混合物碾 磨，破碎，過180目篩網(wǎng)，獲得粒度為SOMffl以下的碳化鈦和鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al的混 合粉末；將上述碳化鈦和鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al的混合粉末在400°C 士50°C的氫氣氣 氛下進(jìn)行脫氧預(yù)處理；然后，再將質(zhì)量百分比為0. 0113%的B粉與余量的上述碳化鈦和鎳一 鋁金屬間化合物Ni3Al的混合粉末濕磨混合27小時(shí)，獲得濕磨混合料；球磨混合料經(jīng)噴霧 干燥、壓制成型制成壓坯；壓坯經(jīng)1450°C低壓液相燒結(jié)，獲得鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al為 粘結(jié)相的硬質(zhì)合金，其中粘結(jié)相體積百分比為25%。該硬質(zhì)合金的掃描電鏡照片見圖2，性 能詳見表1。表1性能結(jié)果由圖2和表1可知，本發(fā)明的以金屬間化合物Ni3Al為粘結(jié)相的硬質(zhì)合金，組織結(jié)構(gòu)均 勻、合金致密化高、基本無孔洞和“金屬池”，強(qiáng)度高、耐磨性比較好、抗高溫氧化性和抗腐蝕
權(quán)利要求
1.以鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al為粘結(jié)相的硬質(zhì)合金，包含硬質(zhì)相和粘接相，其特征在 于它還包含有質(zhì)量百分比為0. 00259Γ0. 0252%的B元素；所述硬質(zhì)相為碳化物，粘結(jié)相體 積百分比為10% 40%ο
2.如權(quán)利要求1所述的以鎳一鋁金屬間化合物M3Al為粘結(jié)相的硬質(zhì)合金，其特征在 于所述硬質(zhì)相為碳化鎢和/或碳化鈦。
3.如權(quán)利要求1或2所述的以鐵一鋁金屬間化合物為主粘結(jié)相的硬質(zhì)合金的制造方 法，依次包括以下步驟(1)按鎳一鋁金屬間化合物Ni24Al的成分比例，把鎳粉和鋁粉與碳化物粉末混合均勻； 其中鎳粉和鋁粉共占混合粉末的質(zhì)量百分比為5. 049Γ50. 30%，余量為碳化物粉末；(2)將上述混合粉末置于石墨容器中鋪平厚度<50mm，在非氧化性氣氛下，以< 5°C / min的升溫速度加熱至1100°C 1200°C，保溫1小時(shí)以上，然后自然冷卻，獲得碳化物與鎳一 鋁金屬間化合物Ni3Al的混合物；將混合物碾磨、破碎、過篩，獲得粒度為120Mm以下的碳化 物與金屬間化合物M3Al的混合粉末；(3)將上述碳化物與金屬間化合物Ni3Al的混合粉末在400°C士50°C的氫氣氣氛下進(jìn) 行脫氧預(yù)處理；(4)將質(zhì)量百分比為0.00259Γ0. 025 的B粉，添加到在上述脫氧預(yù)處理后的碳化物與 金屬間化合物Ni3Al的混合粉末中，濕磨混合18 36小時(shí)，獲得濕磨混合料；(5)濕磨混合料經(jīng)噴霧干燥、壓制成型制成壓坯；(6)壓坯經(jīng)1350°C 1550°C低壓液相燒結(jié)后獲得鎳一鋁金屬間化合物Ni3Al為粘結(jié)相 的硬質(zhì)合金，其中粘結(jié)相體積百分比為10vOl%-40vd%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鎳－鋁金屬間化合物Ni3Al為粘結(jié)相的硬質(zhì)合金及制備方法，所述硬質(zhì)合金包含硬質(zhì)相和粘接相，還包含質(zhì)量百分比為0.0025%~0.0252%的B元素，粘結(jié)相體積百分比為10%～40%；所述制備方法依次包括按Ni24Al的成分比例，把5.04wt%~50.30wt%的鎳粉、鋁粉與余量碳化物粉末混合均勻；置于石墨容器中鋪平厚度≤50mm，在非氧化性氣氛下，以≤5℃/min的升溫速度加熱至1100℃~1200℃，保溫1小時(shí)以上，然后自然冷卻，獲得碳化物與Ni3Al的混合物；碾磨、破碎、過篩，獲得120μm以下的碳化物與Ni3Al的混合粉末；脫氧預(yù)處理；再添加將0.0025wtwt%~0.0252%的B粉，濕磨混合18～36小時(shí)；混合料制成壓坯；經(jīng)1350℃~1550℃低壓液相燒結(jié)后獲得Ni3Al為粘結(jié)相的硬質(zhì)合金，其組織結(jié)構(gòu)均勻、合金的致密化高、強(qiáng)度高、耐磨性好、抗高溫氧化性和抗腐蝕性優(yōu)異；且工藝簡(jiǎn)單、制造成本低。
文檔編號(hào)C22C1/05GK102140603SQ201110071828
公開日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月24日
發(fā)明者余懷民, 盧少武, 方晴, 李勇, 管玉明, 蔣洪亮, 陸必武, 魏修宇, 龍堅(jiān)戰(zhàn) 申請(qǐng)人:株洲硬質(zhì)合金集團(tuán)有限公司