一種五元硬質(zhì)合金用固溶體的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種五元硬質(zhì)合金用固溶體的制備方法，其中Ti源采用TiO2的方式加入，其他元素W，Ta，Nb則采用碳化物WC，TaC，NbC的方式加入，用碳黑粉末做為還原劑。本發(fā)明不僅能夠根據(jù)硬質(zhì)合金成分需要來(lái)調(diào)配設(shè)計(jì)固溶體成分，同時(shí)所得固溶體具有較高的純度，很高的固溶度和低氧含量。
【專利說(shuō)明】一種五元硬質(zhì)合金用固溶體的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種五元硬質(zhì)合金用固溶體的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]—般來(lái)講高性能的硬質(zhì)合金刀片基體材料由WC，固溶體和Co三部分組成。近年來(lái)道著航空航天領(lǐng)域的飛速發(fā)展，涌現(xiàn)出大量的難加工材料，人們都在尋找新型的硬質(zhì)合金刀具材料，以滿足日益苛刻的加工要求；為了改善硬質(zhì)合金的物理力學(xué)性能，常加入一些TaC含量較高(W、T1、Ta)C固溶體復(fù)式碳化物，以改善硬質(zhì)合金的切削性能；但是由于Ta屬于稀有金屬，價(jià)格昂貴，影響了刀具材料的推廣應(yīng)用。大多高端硬質(zhì)合金大多采用WC-TiC-TaC固溶體，但是Ta是稀有貴金屬，TaC的價(jià)格在2500-4000元/kg,因此尋找TaC的替代物成為生產(chǎn)硬質(zhì)合金材料的難題。因此用價(jià)格相對(duì)低廉作用與TaC類似的NbC部分替代TaC是人們關(guān)注的重點(diǎn)方向，這一項(xiàng)研究對(duì)硬質(zhì)合金刀具材料在難加工材料領(lǐng)域的應(yīng)用起到了積極的指導(dǎo)意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種五元硬質(zhì)合金用固溶體的制備方法。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0005]所述五元硬質(zhì)合金用固溶體的制備方法包括如下步驟:
[0006](I)將 Ti02、WC、TaC、和 NbC 按 19一37:27— 34:10— 37:6— 9 的重量比混合，然后加入炭黑粉末(放入V型混料器中混合56小時(shí)，混合均勻后卸料)，得五元混合物粉末，其中，所述炭黑粉末占五元混合物粉末總重量的7 —14% ;其中T12為Ti源，WC為W源，TaC為Ta源，NbC為Nb源，炭黑粉末為還原劑；
[0007](2)將五元混合物粉末(放入做好的鋼模內(nèi))壓制成直徑為55— 65mm，高度為45一55mm的料還；
[0008](3)將料坯放入石墨舟皿內(nèi)，在1600—1800°C、H2氣氛條件下碳化還原，得固溶體粉末；
[0009](4)將固溶體粉末于真空環(huán)境中，-0.03— - 0.05Mpa、1800— 2000°C條件下真空碳化提純2 — 4h，得五元硬質(zhì)合金用固溶體。
[0010]優(yōu)選地，步驟(2)中壓制五元混合物粉末的壓力為500_800kg/cm2。
[0011]優(yōu)選地，步驟⑵述料坯的直徑為60mm，高度為50mm。
[0012]優(yōu)選地,步驟⑶所述H2氣氛中，H2的壓力為0.1Mpa0
[0013]優(yōu)選地，步驟⑷真空碳化提純時(shí)的壓力為-0.04Mpa。
[0014]通過(guò)本方法制備所得的固溶體粉末具有很高的固溶度，通過(guò)XRD分析為單相結(jié)構(gòu)，同時(shí)產(chǎn)品的純度高，氧含量低，成分可控。
[0015]本發(fā)明以T12作為Ti源，分別以WC作為W源，TaC作為Ta源，NbC作為Nb源，再配以一定量的炭黑還原T12，先在通H2條件下碳化還原，最后在真空條件下進(jìn)一步固溶提純制備出固溶體粉末。
[0016]總之，本發(fā)明提供了一種含Nb固溶體(W、T1、Ta、Nb) C粉末的制備方法，并且可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)不同需求來(lái)制備出各種不同組成的固溶體粉末。通過(guò)本發(fā)明所述之方法不僅可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)成分需要來(lái)設(shè)計(jì)固溶體的成分，同時(shí)所制得的固溶體具有很高的固溶度和純度。本發(fā)明用相對(duì)便宜的NbC(800元/KG)部分代替昂貴的TaC來(lái)制造硬質(zhì)合金的固溶體，在保證同等功效的情況下來(lái)降低制造成本。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為實(shí)施例1中五元硬質(zhì)合金用固溶體的XRD圖譜；
[0018]圖2為實(shí)施例2中五元硬質(zhì)合金用固溶體的XRD圖譜。

【具體實(shí)施方式】
[0019]實(shí)施例1
[0020]采用粒度為1.(^111的1102，2.(^111的1(:，了&(:，吣(:作為原料。其質(zhì)量配比為:Ti02:WC:TaC:NbC = 36.13:33.61:10.08:6.72，并配以碳黑粉末，得五元混合物粉末，炭黑粉末占五?；旌衔锓勰┛傊亓康?3.46%的?；旌虾玫姆勰┯脡簷C(jī)壓制成為直徑為60mm,高度為50_的料坯，將料坯放入石墨舟皿內(nèi)，在通H2的碳管爐內(nèi)于1600— 1800°C還原得到固溶體粉末。待粉末冷卻后將其放入真空容器內(nèi)，于-0.04MPa, 1800— 2000°C下真空碳化固溶2—4小時(shí)提純，得到最終組織為(W0.4Τ?0.4Ta0.12Nb0.08) C的五元硬質(zhì)合金用固溶體。
[0021]五元硬質(zhì)合金用固溶體的性能指標(biāo)如下:
[0022]I)制得的粉末為面心立方晶型產(chǎn)品，幾種化合物達(dá)到很好的固溶，圖1為所制備的固溶體的XRD圖譜。
[0023]2)所制得的粉末的平均粒度為1.5—2.0 μ m。
[0024]3)固溶體的化學(xué)組成見(jiàn)表1:
[0025]表1

【權(quán)利要求】
1.一種五元硬質(zhì)合金用固溶體的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: (1)將Ti02、WC,TaC和NbC按19一37:27—34:10—37:6—9的重量比混合，然后加入炭黑粉末，得五元混合物粉末，其中，所述炭黑粉末占五元混合物粉末總重量的7—14% ； (2)將五元混合物粉末壓制成直徑為55—65mm，高度為45— 55mm的料坯；(3)將料坯放入石墨舟皿內(nèi)，在1600—1800°C、H2氣氛條件下碳化還原，得固溶體粉末； (4)將固溶體粉末于真空環(huán)境中，-0.03— - 0.05Mpa、1800— 2000°C條件下真空碳化提純2 — 4h，得五元硬質(zhì)合金用固溶體。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)中壓制五元混合物粉末的壓力為500_800kg/cm2。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(2)述料坯的直徑為60mm，高度為50mmo
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟(3)所述4氣氛中，4的壓力為0.1Mpa0
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟(4)真空碳化提純時(shí)的壓力為-0.04Mpa。
【文檔編號(hào)】C22C29/02GK104131191SQ201410344156
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月18日
【發(fā)明者】郭偉, 張平 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙偉徽高科技新材料股份有限公司