專利名稱：鐵路搗固鎬用細(xì)顆粒耐磨硬質(zhì)合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鐵路搗固鎬用硬質(zhì)合金制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及含稀土添加劑的細(xì)顆粒耐磨硬質(zhì)合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及的耐磨硬質(zhì)合金是用于鐵路搗固鎬，采用機(jī)械復(fù)合與焊接的方法與搗固鎬連接。鐵路搗固鎬是鐵路搗固車的關(guān)鍵部件，搗固車在作業(yè)過程中，搗固鎬在液壓裝置的驅(qū)動(dòng)下，插入路基石碴中，通過高頻振動(dòng)，增加道床的密實(shí)度，提高軌道的穩(wěn)定性。搗固鎬插入道床的瞬間要承受很大的沖擊力，振動(dòng)過程中石碴對(duì)鎬掌產(chǎn)生強(qiáng)烈的摩擦，因此要求搗固鎬要有足夠的抗沖擊能力和較高的耐磨性。鎢鈷類(YG)硬質(zhì)合金，是以WC為骨架材料，Co為粘結(jié)劑的硬質(zhì)合金。細(xì)顆粒YG 類硬質(zhì)合金的硬度和強(qiáng)度比含鈷量相同的一般YG類硬質(zhì)合金要高很多，硬度一般在90 93HRA，抗彎強(qiáng)度為2000 3500MPa，具有高硬度、高強(qiáng)度、耐磨損、抗腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。稀土的添加會(huì)減少燒結(jié)時(shí)液相的量，相應(yīng)地減少WC晶粒重結(jié)晶的過程，抑制了 WC晶粒的長(zhǎng)大。另外，稀土與硬質(zhì)合金內(nèi)的0、s等雜質(zhì)形成難溶化合物，凈化了 WC-Co的界面并且改善其浸潤(rùn)性，有利于消除空隙、細(xì)化晶粒、凈化界面，從而使硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度有很大提高，硬度略有改善。因此復(fù)合稀土的添加可以細(xì)化WC晶粒、提高立方鈷相含量和消除不連續(xù)長(zhǎng)大的粗晶WC顆粒，而且還可以增加硬質(zhì)合金制品的宏觀應(yīng)力，因此可顯著提高細(xì)顆粒硬質(zhì)合金的強(qiáng)度和韌性。深冷處理可提高細(xì)顆粒硬質(zhì)合金的矯頑磁力，摩擦磨損能力，從而延長(zhǎng)搗固鎬頭的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新的用于鐵路搗固鎬的含稀土添加劑的細(xì)顆粒WC-Co硬質(zhì)合金及其制備方法，該方法制備的細(xì)顆粒硬質(zhì)合金具有較高的耐磨損性能和抗沖擊性能，細(xì)顆粒硬質(zhì)合金硬度最高可達(dá)HRA93，抗彎強(qiáng)度最高可達(dá)3200N/mm2。含稀土添加劑的細(xì)顆粒YG類硬質(zhì)合金，其特征在于硬質(zhì)合金的組分為WC硬質(zhì)相的重量占硬質(zhì)合金的83°/Γ94%，Co粘結(jié)相的重量占硬質(zhì)合金的6°/Γ 5%，含稀土的混合添加劑總量占硬質(zhì)合金的O. 69Γ2. 0%。所述的各組分原料粉末粒度為WC粉粒度為O. 2^0. 4 μ m, Co粉粒度為O. 8^1 μ m,晶粒長(zhǎng)大抑制劑粒度為f1. 5 μ m，各稀土添加劑粒度為2 3 μ m。所述晶粒長(zhǎng)大抑制劑為VC、Cr3C2, TaC中的一種或幾種復(fù)合組成。所述稀土添加劑由La、Ce、Nd、Sm、Y中的一種或幾種復(fù)合組成；或者由La203、Ce02、Nd2O3、Sm2O3、Y2O3中的一種或幾種復(fù)合組成。所述的晶粒長(zhǎng)大抑制劑，稀土添加劑與原料粉末混合球磨前，先與Co粉混合球磨48h,以達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。
含稀土添加劑的細(xì)顆粒YG類硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于，該方法步驟為
(1)、按重量百分比稱量各種粉末原料后，將配制好的粉末原料放入高能球磨機(jī)中研磨，球料比為5 10:1，以酒精作為球磨介質(zhì)，加入石蠟，球磨2ri00h ；
(2)、球磨后干燥、制粒成流動(dòng)性良好的混合粉末；
(3)、將混合料模壓成型，壓強(qiáng)為10(T4(K)MPa，檢驗(yàn)壓坯是否合格；
(4)、將合格的壓坯裝入真空脫蠟燒結(jié)一體爐中預(yù)燒結(jié)，在1200°C 1250°C保溫3(T60min，再進(jìn)行熱等靜壓(HIP)后續(xù)燒結(jié)，在1360°C 1400°C保溫6(Tl00min ；
(5)、最后以每小時(shí)降低50V 80 V的速度降溫至-170°C '196 V，保溫l(T20h，再以每小時(shí)升溫50°C 80°C的速度升至室溫，得到細(xì)顆粒耐磨硬質(zhì)合金。 本方法制備的硬質(zhì)合金深冷處理前后的機(jī)械性能比較見表I。本發(fā)明的有益效果為
本發(fā)明與現(xiàn)有的YG類硬質(zhì)合金相比的優(yōu)點(diǎn)是在晶粒長(zhǎng)大抑制劑中添加復(fù)合稀土及其氧化物，有利于提高硬質(zhì)合金的硬度、抗彎強(qiáng)度、沖擊韌性等性能；稀土原料粉末與Co粉一起球磨細(xì)化后，再加入硬質(zhì)合金，工藝簡(jiǎn)單，容易實(shí)施。真空燒結(jié)加熱等靜壓后續(xù)燒結(jié)有利于消除硬質(zhì)合金內(nèi)部缺陷，提高硬質(zhì)合金致密度。深冷處理細(xì)顆粒WC-Co硬質(zhì)合金可提高其矯頑磁力，摩擦磨損能力等性能。本發(fā)明制備所得到的細(xì)顆粒硬質(zhì)合金的WC平均晶粒度為 O. 4 μ πΓθ· 6 μ m, HRA 硬度93，抗彎強(qiáng)度3200 N/mm2。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明
實(shí)施例1
含稀土添加劑的細(xì)顆粒YG類硬質(zhì)合金，其特征在于硬質(zhì)合金的組分為WC硬質(zhì)相、Co粘結(jié)相、晶粒長(zhǎng)大抑制劑、復(fù)合稀土添加劑。WC硬質(zhì)相的質(zhì)量占硬質(zhì)合金的90. 8%，Co粘結(jié)相的質(zhì)量占硬質(zhì)合金的8%，晶粒長(zhǎng)大抑制劑VC、Cr3C2、TaC的質(zhì)量占硬質(zhì)合金的O. 8%，稀土 La、Ce、Y2O3的質(zhì)量占硬質(zhì)合金的O. 4%。含稀土添加劑的細(xì)顆粒YG類硬質(zhì)合金的制備方法，該方法步驟為按重量百分比稱量各種粉末原料后，將配制好的粉末原料放入高能球磨機(jī)中研磨，球料比為8:1，以酒精作為球磨介質(zhì)，加入石蠟，球磨96h，球磨后干燥、制粒成流動(dòng)性良好的混合粉末。將混合料模壓成型，壓強(qiáng)為200MPa，將合格壓坯裝入真空脫蠟燒結(jié)一體爐中，裝入真空脫蠟燒結(jié)一體爐中預(yù)燒結(jié)，在1250°C保溫30min，再進(jìn)行熱等靜壓(HIP)后續(xù)燒結(jié)，在1380°C保溫60min。最后以每小時(shí)降低70°C的速度降溫至_180°C，保溫15h，再以每小時(shí)升溫70°C的速度升至室溫，得到細(xì)顆粒耐磨硬質(zhì)合金。制備的含稀土添加劑的細(xì)顆粒耐磨硬質(zhì)合金的WC平均晶粒度為O. 5 μ m，HRA硬度為92. 7，抗彎強(qiáng)度為3050 N/mm2。實(shí)施例2
含稀土添加劑的細(xì)顆粒YG類硬質(zhì)合金，其特征在于硬質(zhì)合金的組分為WC硬質(zhì)相、Co粘結(jié)相、晶粒長(zhǎng)大抑制劑、復(fù)合稀土添加劑。WC硬質(zhì)相的質(zhì)量占硬質(zhì)合金的87. 8%,Co粘結(jié)相的質(zhì)量占硬質(zhì)合金的11%，晶粒長(zhǎng)大抑制劑VC、Cr3C2, TaC的質(zhì)量占硬質(zhì)合金的O. 6%，稀土 Ce、Nd、Y2O3的質(zhì)量占硬質(zhì)合金的O. 6%。
含稀土添加劑的細(xì)顆粒YG類硬質(zhì)合金的制備方法，該方法步驟為按重量百分比稱量各種粉末原料后，將配制好的粉末原料放入高能球磨機(jī)中研磨，球料比為10:1，以酒精作為球磨介質(zhì)，加入石蠟，球磨72h，球磨后干燥、制粒成流動(dòng)性良好的混合粉末。將混合料模壓成型，壓強(qiáng)為180MPa，將合格壓坯裝入真空脫蠟燒結(jié)一體爐中，裝入真空脫蠟燒結(jié)一體爐中預(yù)燒結(jié)，在1240°C保溫30min，再進(jìn)行熱等靜壓(HIP)后續(xù)燒結(jié)，在1360°C保溫90min。最后以每小時(shí)降低70°C的速度降溫至-180°C，保溫20h，再以每小時(shí)升溫70°C的速度升至室溫，得到細(xì)顆粒耐磨硬質(zhì)合金。制備的含稀土添加劑的細(xì)顆粒耐磨硬質(zhì)合金的WC平均晶粒度為O. 5 μ m，HRA硬度為92，抗彎強(qiáng)度為3200 N/mm2。實(shí)施例3
含稀土添加劑的細(xì)顆粒YG類硬質(zhì)合金，其特征在于硬質(zhì)合金的組分為WC硬質(zhì)相、Co粘結(jié)相、晶粒長(zhǎng)大抑制劑、復(fù)合稀土添加劑。WC硬質(zhì)相的質(zhì)量占硬質(zhì)合金的90. 8%，Co粘結(jié)相的質(zhì)量占硬質(zhì)合金的8%，晶粒長(zhǎng)大抑制劑VC、Cr3C2、TaC的質(zhì)量占硬質(zhì)合金的O. 8%，稀·土 La203、Sm2O3> Y2O3的質(zhì)量占硬質(zhì)合金的O. 4%。含稀土添加劑的細(xì)顆粒YG類硬質(zhì)合金的制備方法，該方法步驟為按重量百分比稱量各種粉末原料后，將配制好的粉末原料放入高能球磨機(jī)中研磨，球料比為8:1，以酒精作為球磨介質(zhì)，加入石蠟，球磨96h，球磨后干燥、制粒成流動(dòng)性良好的混合粉末。將混合料模壓成型，壓強(qiáng)為200MPa，將合格壓坯裝入真空脫蠟燒結(jié)一體爐中，裝入真空脫蠟燒結(jié)一體爐中預(yù)燒結(jié)，在1250°C保溫30min，再進(jìn)行熱等靜壓(HIP)后續(xù)燒結(jié)，在1380°C保溫60min。最后以每小時(shí)降低70°C的速度降溫至_180°C，保溫15h，再以每小時(shí)升溫70°C的速度升至室溫，得到細(xì)顆粒耐磨硬質(zhì)合金。制備的含稀土添加劑的細(xì)顆粒耐磨硬質(zhì)合金的WC平均晶粒度為O. 5 μ m，HRA硬度為93，抗彎強(qiáng)度為3000N/mm2。實(shí)施例4
含稀土添加劑的細(xì)顆粒YG類硬質(zhì)合金，其特征在于硬質(zhì)合金的組分為WC硬質(zhì)相、Co粘結(jié)相、晶粒長(zhǎng)大抑制劑、復(fù)合稀土添加劑。WC硬質(zhì)相的質(zhì)量占硬質(zhì)合金的87. 8%,Co粘結(jié)相的質(zhì)量占硬質(zhì)合金的11%，晶粒長(zhǎng)大抑制劑VC、Cr3C2, TaC的質(zhì)量占硬質(zhì)合金的O. 6%，稀土 La203、Sm2O3> Y2O3的質(zhì)量占硬質(zhì)合金的O. 6%。含稀土添加劑的細(xì)顆粒YG類硬質(zhì)合金的制備方法，該方法步驟為按重量百分比稱量各種粉末原料后，將配制好的粉末原料放入高能球磨機(jī)中研磨，球料比為10:1，以酒精作為球磨介質(zhì)，加入石蠟，球磨72h，球磨后干燥、制粒成流動(dòng)性良好的混合粉末。將混合料模壓成型，壓強(qiáng)為180MPa，將合格壓坯裝入真空脫蠟燒結(jié)一體爐中，裝入真空脫蠟燒結(jié)一體爐中預(yù)燒結(jié)，在1240°C保溫30min，再進(jìn)行熱等靜壓(HIP)后續(xù)燒結(jié)，在1360°C保溫90min。最后以每小時(shí)降低70°C的速度降溫至_180°C，保溫20h，再以每小時(shí)升溫70°C的速度升至室溫，得到細(xì)顆粒耐磨硬質(zhì)合金。制備的含稀土添加劑的細(xì)顆粒耐磨硬質(zhì)合金的WC平均晶粒度為O. 5 μ m，HRA硬度為92. 5，抗彎強(qiáng)度為3150N/mm2。
權(quán)利要求
1.含稀土添加劑的細(xì)顆粒YG類硬質(zhì)合金，其特征在于硬質(zhì)合金的組分為WC硬質(zhì)相的重量占硬質(zhì)合金的839^94%，Co粘結(jié)相的重量占硬質(zhì)合金的69^15%，含稀土的混合添加劑總量占硬質(zhì)合金的0. 69T2. 0%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含稀土添加劑的細(xì)顆粒YG類硬質(zhì)合金，其特征在于，所述的各組分原料粉末粒度為WC粉粒度為0. 2^0. 4 u m, Co粉粒度為0. 8^1 u m，晶粒長(zhǎng)大抑制劑粒度為f1. 5um ,各稀土添加劑粒度為2 3 u m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含稀土添加劑的細(xì)顆粒YG類硬質(zhì)合金，其特征在于所述稀土添加劑由La、Ce、Nd、Sm、Y中的一種或幾種復(fù)合組成；或者由La203、CeO2, Nd203、Sm2O3> Y2O3中的一種或幾種復(fù)合組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含稀土添加劑的細(xì)顆粒YG類硬質(zhì)合金，其特征在于所述晶粒長(zhǎng)大抑制劑為VC、Cr3C2, TaC中的一種或幾種復(fù)合組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的稀土添加劑，其特征在于與原料粉末混合球磨前，先與Co粉混合球磨48h,以達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。
6.含稀土添加劑的細(xì)顆粒YG類硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于，該方法步驟為 (1)、按重量百分比稱量各種粉末原料后，將配制好的粉末原料放入高能球磨機(jī)中研磨，球料比為5 10:1，以酒精作為球磨介質(zhì)，加入石蠟，球磨2410( ； (2)、球磨后干燥、制粒成流動(dòng)性良好的混合粉末； (3)、將混合料模壓成型，壓強(qiáng)為10(T4(K)MPa，檢驗(yàn)壓坯是否合格； (4)、將合格的壓坯裝入真空脫蠟燒結(jié)一體爐中預(yù)燒結(jié)，在1200°C 1250°C保溫30 60min，再進(jìn)行熱等靜壓(HIP)后續(xù)燒結(jié)，在1360°C 1400°C保溫6(Tl00min ； (5)、最后以每小時(shí)降低50V 80 V的速度降溫至-170°C '196 V，保溫10 20h，再以每小時(shí)升溫50°C 80°C的速度升至室溫，得到細(xì)顆粒耐磨硬質(zhì)合金。
全文摘要
本發(fā)明提供了鐵路搗固鎬用細(xì)顆粒耐磨硬質(zhì)合金及其制備方法。所述細(xì)顆粒耐磨硬質(zhì)合金組分的重量百分?jǐn)?shù)為WC硬質(zhì)相占83%～94%，Co粘接相占6%～15%，含稀土的混合添加劑總量占0.6%～2.0%。將上述組分的原料粉末，球磨、干燥、制粒得到硬質(zhì)合金混合料；混合料經(jīng)壓力成型，真空預(yù)燒結(jié)后再熱等靜壓燒結(jié)，最后經(jīng)過深冷處理得到細(xì)顆粒耐磨硬質(zhì)合金。上述細(xì)顆粒耐磨硬質(zhì)合金具有抗彎強(qiáng)度高，耐磨性強(qiáng)，抗沖擊性能好等優(yōu)點(diǎn)，因此上述細(xì)顆粒耐磨硬質(zhì)合金可釬焊于搗固鎬鎬頭最前端，保證鎬頭具有較強(qiáng)的耐沖擊能力。也可采用機(jī)械復(fù)合鑲嵌于鎬掌面上，保證鎬掌具有較強(qiáng)的耐磨性。
文檔編號(hào)C22C29/08GK102994854SQ20121053031
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月11日
發(fā)明者陳慧, 張艷華, 彭玲玲, 劉兵 申請(qǐng)人:重慶文理學(xué)院