本發(fā)明涉及一種硬質(zhì)合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，硬質(zhì)合金以其高硬度和高強度有著廣泛的用途，以前國內(nèi)在制造礦山鑿巖工具和制砂機合金片時常用的材質(zhì)一般是費氏粒度為16.0～25.0μm的普通粗顆粒wc粉和co粉，經(jīng)濕磨、干燥、壓制成型和真空燒結(jié)等工序制得；用該方法制得的粗晶粒硬質(zhì)合金的強度和顯微硬度匹配較差，綜合性能較低，尤其是合金的高溫強度不高，抗熱沖擊和抗熱塑變能力不高，不適合在高溫環(huán)境下工作，大大限制了合金的應(yīng)用范圍。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種硬質(zhì)合金，它能夠?qū)崿F(xiàn)合金強度和顯微硬度的良好匹配，提高了硬質(zhì)合金的綜合性能以及抗熱沖擊和抗熱塑變的能力。
為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種硬質(zhì)合金，它由以下組分燒結(jié)而成，組分及各組分質(zhì)量百分比如下：
鈷粉：8.0％～11.5％；
碳化鉭粉：0.4％～0.6％；
其余為碳化鎢粉，總計100％；其中，所述碳化鎢粉的費氏粒度為11.0～15.0μm，所述碳化鎢粉的hcp值的范圍為(4.50～5.10)ka/m。
進一步，所述碳化鎢粉采用還原碳化法制備，并且采用含量為99.99％以上的鎢粉，在制備過程中，還原溫度為950℃～1050℃，碳化溫度為1980℃～2200℃。
進一步為了既有益于改善粘結(jié)相成份及晶間微觀結(jié)構(gòu)，提高合金的強度和耐磨性，更顯著提高合金抗熱沖擊和抗熱塑變的能力，更有利于堅硬巖層鑿巖工具和制砂機合金片的使用，碳化鉭粉和鈷粉的配料比例為0.04～0.06：1。
本發(fā)明還提供了一種硬質(zhì)合金的制備方法，方法的步驟中含有：
(a)按照各組分及各組分質(zhì)量百分比配料；
(b)濕磨；
(c)干燥；
(d)壓制成型；
(e)燒結(jié)，得到成品。
進一步，在所述的步驟(b)中，以酒精作為球磨介質(zhì)，濕磨的球料質(zhì)量比為2.5～3.5:1，液固比為200～210ml/kg，球磨時間為13～26h。
進一步為了更好地提高其合金晶粒，減少合金的孔隙缺陷，提升強度，在所述的步驟(e)中，燒結(jié)的溫度為1440℃～1520℃。
采用了上述技術(shù)方案后，由于選用了費氏粒度為11.0～15.0μm，hcp值的范圍為(4.50～5.10)ka/m的wc粉作為原料，同時采用適量tac粉以提高合金的高溫強度，通過“高溫燒結(jié)”，使最終得到的高溫基粗晶粒的硬質(zhì)合金的平均晶粒度達到3.2～4.0μm，而且合金結(jié)晶完整，亞晶粒粗大，微觀應(yīng)變小，顯微硬度高，其耐磨性和韌性均得到了較大程度的改善，實現(xiàn)了強度和顯微硬度的良好匹配，抗彎強度達到了2600～3360mpa，硬度達到了hv301100～1300，從而使合金綜合性能大大提高，制造的堅硬巖層鑿巖工具和制砂機合金片使用壽命延長了20～45％，工作速度也大為提高。而通過進一步控制tac粉和co粉的配料比例，既有益于改善粘結(jié)相成份及晶間微觀結(jié)構(gòu)，提高合金的強度和耐磨性，更顯著提高了合金抗熱沖擊和抗熱塑變的能力，更有利于堅硬巖層鑿巖工具和制砂機合金片的使用。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實施例，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
實施例一
配料時選用重量百分比為8.0％的co粉，0.4％的tac粉，余量為wc粉，其費氏粒度為13.0μm、hcp值為(4.50～4.62)ka/m；以酒精作為球磨介質(zhì)，液固比為205ml/kg，球料比為2.72:1,球磨時間為26小時，干燥制得混合料，模壓成型后，置于真空燒結(jié)爐內(nèi)以1520℃進行燒結(jié)。
以ps21(尺寸為6.5×5.25×20㎜)試樣條作為檢驗本實施例方法制備的硬質(zhì)合金的標準產(chǎn)品(以下實施例相同)，其wc平均晶粒度為3.2μm，抗彎強度為2600mpa，硬度hv301250～1320。
實施例二
配料時選用重量百分比為9.5％的co粉，0.45％的tac粉，余量為wc粉，其費氏粒度為15.0μm、hcp值為4.50～4.58ka/m；以酒精作為球磨介質(zhì)，液固比為205ml/kg，球料比為3.4:1,球磨時間為24小時，干燥制得混合料，模壓成型后，置于真空燒結(jié)爐內(nèi)以1490℃進行燒結(jié)。
產(chǎn)品的wc平均晶粒度為3.8μm，抗彎強度為2950mpa，硬度hv301150～1220。
實施例三
配料時選用重量百分比為10.2％的co粉，0.5％的tac粉，余量為wc粉，其費氏粒度為15.0μm、hcp值為4.59～4.74ka/m；以酒精作為球磨介質(zhì)，液固比為200ml/kg，球料比為2.72:1,球磨時間為20小時，干燥制得混合料，模壓成型后，置于真空燒結(jié)爐內(nèi)以1450℃進行燒結(jié)。
產(chǎn)品的wc平均晶粒度為3.8μm，抗彎強度為3020mpa，硬度hv301140～1230。
實施例四
配料時選用重量百分比為11.0％的co粉，0.55％的tac粉，余量為wc粉，其費氏粒度為15.0μm、hcp值為4.50～4.98ka/m；以酒精作為球磨介質(zhì)，液固比為200ml/kg，球料比為2.72:1,球磨時間為14小時，干燥制得混合料，模壓成型后，置于真空燒結(jié)爐內(nèi)以1450℃進行燒結(jié)。
產(chǎn)品的wc平均晶粒度為4.0μm，抗彎強度為2910mpa，硬度hv301100～1170。實施例五
配料時選用重量百分比為11.5％的co粉，0.6％的tac粉，余量為wc粉，其費氏粒度為11.0μm、hcp值為4.64～5.10ka/m；以酒精作為球磨介質(zhì)，液固比為200ml/kg，球料比為2.72:1,球磨時間為16小時，干燥制得混合料，模壓成型后，置于真空燒結(jié)爐內(nèi)以1450℃進行燒結(jié)。
產(chǎn)品的wc平均晶粒度為4.0μm，抗彎強度為3030mpa，硬度hv301100～1150。以上五個實施例制備的硬質(zhì)合金，實現(xiàn)了合金強度和顯微硬度的良好匹配，提高了硬質(zhì)合金的綜合性能以及抗熱沖擊和抗熱塑變的能力。
以上所述的具體實施例，對本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。