一种WC-Co-Ti硬质合金及其制备方法与流程

本发明涉及硬质合金材料，尤其涉及一种wc-co-ti硬质合金及其制备方法。

背景技术：

1、硬质合金是一种由硬质相和粘结相采用粉末冶金工艺生产的具有高强度和高耐磨性的材料。wc-co硬质合金因其兼具高硬度、高强度和高耐磨性等综合性能，广泛应用于航空航天、电子工业、工程机械和矿山开采等领域，被誉为“工业的牙齿”。但硬质材料属于脆性材料，众所周知，wc-co类硬质合金由于烧结过程中wc晶粒的异常长大使合金存在硬度高而强度、韧性低，或者强度和韧性高而硬度低的固有矛盾。

2、在wc-co硬质合金中掺杂其他元素可改变合金的成分，以此改变合金的性能；例如cn104480336a中公开了一种高强wc-co-ti3sic2硬质合金材料的制备方法，得到的wc-co基硬质合金的维氏硬度可达到1640mpa，抗弯强度可达到5317mpa，1100℃拉伸强度可达4690mpa，但硬质合金的强度和硬度仍然不能满足实际应用的需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种wc-co-ti硬质合金及其制备方法，本发明提供的wc-co基硬质合金兼具高硬度和高强韧性。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种wc-co-ti硬质合金，按质量百分数计，包括co 2～20％，ti 1～6％，稀土氧化物0.5～2％和余量的wc。

4、优选的，所述的wc-co-ti硬质合金，按质量百分数计，包括co 5～18％，ti 2～5％，稀土氧化物1～1.8％和余量的wc。

5、优选的，所述的wc-co-ti硬质合金，按质量百分数计，包括co 8～13％，ti 3～4％，稀土氧化物1.2～1.5％和余量的wc。

6、优选的，所述稀土氧化物为ceo2、la2o3和y2o3中的一种或多种。

7、本发明还提供了上述技术方案所述的wc-co-ti硬质合金的制备方法，包括以下步骤：

8、(1)将wc、co、ti、稀土氧化物和成型剂进行球磨混合，得到混合粉末；

9、(2)将所述步骤(1)得到的混合粉末进行预烧结，得到前驱体；

10、(3)将所述步骤(2)得到的前驱体进行高温高压烧结，得到wc-co-ti硬质合金。

11、优选的，所述步骤(1)中的成型剂为石蜡。

12、优选的，所述步骤(1)中的成型剂的用量为wc、co、ti和稀土氧化物总质量的1～5％。

13、优选的，所述步骤(1)中的球磨混合的转速为200～500r/min，球磨混合的时间为2～12h，球磨混合的球料比为(3～8)：1。

14、优选的，所述步骤(2)中的预烧结的温度为500～900℃，预烧结的时间为30～90min。

15、优选的，所述步骤(3)中的高温高压烧结的温度为1100～1500℃，高温高压烧结的压力为3～6gpa，高温高压烧结的时间为2～10min。

16、本发明提供了一种wc-co-ti硬质合金，按质量百分数计，包括co 2～20％，ti 1～6％，稀土氧化物0.5～2％和余量的wc。本发明通过限定wc-co-ti硬质合金的组成，有助于实现对晶粒的细化，提高合金的强韧性；稀土氧化物有助于精细调控合金的晶格结构，提高材料的强度，同时清洁晶界，改善合金的整体性能，提高材料的韧性；添加ti以实现对合金中co的部分替代，改善wc和co之间的结合性，进一步提高硬质合金的性能，从而使得到的wc-co-ti硬质合金兼具高硬度、高强度和高韧性。实施例的结果显示，本发明提供的制备方法制备得到的wc-co-ti硬质合金的维氏硬度为1720～1860v，强度为2870～3280mpa，断裂韧性为13.8～14.1mpa·m1/2。

技术特征：

1.一种wc-co-ti硬质合金，按质量百分数计，包括co 2～20％，ti 1～6％，稀土氧化物0.5～2％和余量的wc。

2.根据权利要求1所述的wc-co-ti硬质合金，其特征在于，按质量百分数计，包括co 5～18％，ti 2～5％，稀土氧化物1～1.8％和余量的wc。

3.根据权利要求2所述的wc-co-ti硬质合金，其特征在于，按质量百分数计，包括co 8～13％，ti 3～4％，稀土氧化物1.2～1.5％和余量的wc。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的wc-co-ti硬质合金，其特征在于，所述稀土氧化物为ceo2、la2o3和y2o3中的一种或多种。

5.权利要求1～4任意一项所述的wc-co-ti硬质合金的制备方法，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的成型剂为石蜡。

7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的成型剂的用量为wc、co、ti和稀土氧化物总质量的1～5％。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的球磨混合的转速为200～500r/min，球磨混合的时间为2～12h，球磨混合的球料比为(3～8)：1。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的预烧结的温度为500～900℃，预烧结的时间为30～90min。

10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的高温高压烧结的温度为1100～1500℃，高温高压烧结的压力为3～6gpa，高温高压烧结的时间为2～10min。

技术总结本发明提供了一种WC‑Co‑Ti硬质合金及其制备方法，属于硬质合金材料领域。本发明提供的WC‑Co‑Ti硬质合金，按质量百分数计，包括Co 2～20％，Ti1～6％，稀土氧化物0.5～2％和余量的WC。本发明通过限定合金的组成，有助于实现对晶粒的细化；稀土氧化物有助于精细调控合金的晶格结构，同时清洁晶界，改善合金的整体性能，增强材料的性能；添加Ti以实现对Co的部分替代，改善WC和Co之间的结合性，进一步提高硬质合金的性能。实施例的结果显示，本发明提供的制备方法制备得到的WC‑Co硬质合金的维氏硬度为1720～1860V，断裂韧性为13.8～14.1MPa·m1/2。技术研发人员：莫培程,陈家荣,潘晓毅,李凯,王培训,张俊,陈超受保护的技术使用者：中国有色桂林矿产地质研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10