一种硬质合金及其制备方法和应用与流程

本发明涉及材料制备领域，具体涉及一种硬质合金及其制备方法和应用。

背景技术：

硬质合金由于其较高的耐磨性能、导热性能和良好的韧性，被广泛应用于矿用及工程领域。硬质合金是路面铣刨刀具的关键材料，其性能决定了铣刨刀具的服役性能及使用寿命。作为铣刨刀具前端的硬质合金的主要失效形式除了磨损外，还包括由裂纹引起的龟裂、破碎和局部剥落，主要是由于路面铣刨的作业工况条件较为恶劣，合金需要承受反复冲击、冷热交替和磨粒磨损，因此路面铣刨工具对硬质合金硬度、耐磨性、热疲劳性能、冲击疲劳等方面的性能要求更为严苛。随着市政路面养护的日益现代化，对硬质合金性能提出更高的要求，改善硬质合金的断裂韧性、耐磨性及抗热疲劳性，避免因碎齿、过快磨损、热疲劳而提前失效的问题，减少最终用户设备停机检查、更换铣刨齿的频率，从而有效提高最终用户生产效率、降低运营成本。

常规方法通过调节wc的晶粒尺寸及粘结剂含量来平衡硬质合金的硬度与韧性，从而满足不同工作条件对材料性能的要求，但是往往顾此失彼，难以实现性能之间良好的平衡。此外路面铣刨工况下合金发生磨粒磨损较为严重，且铣刨作业时硬质合金工作尖端温度可达到400℃，在此温度下粘结剂非常容易发生晶型转变，硬度下降，导致粘结剂首先被磨损，进而导致硬质相发生剥落或破碎，工具的整体性能下降，常规的wc-co组合难以找到兼顾各方面性能的有效方案。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种硬质合金及其制备方法、及上述硬质合金在路面铣刨中的应用。采用本发明的硬质合金进而制备的路面铣刨刀头，所述刀头的断裂韧性、耐磨性和抗热疲劳性均得到了明显改善。

本发明第一方面提供一种硬质合金，其制备原料包括碳化钨、粘结剂、添加剂和成型剂，以碳化钨、粘结剂和添加剂的总重量计，碳化钨的用量为89wt％～94.5wt％，其中，碳化钨包括粗晶碳化钨和中粗晶碳化钨，以碳化钨的总重量计，粗晶碳化钨的含量为65wt％～85wt％；粗晶碳化钨的费氏粒度为16μm～26μm，中粗晶碳化钨的费氏粒度为2μm～10μm。

本发明中，所述粗晶碳化钨和中粗晶碳化钨的判断标准或判断方法为：费氏粒度介于2μm～10μm之间为中粗晶碳化钨，费氏粒度大于10μm为粗晶碳化钨。

根据本发明所述的硬质合金的一些优选实施方式，以碳化钨、粘结剂和添加剂的总重量计，所述粘结剂的用量5wt％～8wt％，添加剂的用量为0.5wt％～3.0wt％。

根据本发明所述的硬质合金的一些优选实施方式，所述添加剂与粘结剂的重量比不大于0.1，优选为0.001～0.1。

根据本发明所述的硬质合金的一些优选实施方式，所述粘结剂为钴，例如钴粉等。

根据本发明所述的硬质合金的一些优选实施方式，所述添加剂含有w、nb、re和si中的一种或多种元素，优选所述添加剂为钨粉、铌粉、铼粉和硅粉中的一种或多种。

根据本发明所述的硬质合金的一些优选实施方式，所述成型剂为peg2000以及任选的石蜡，优选石蜡和peg2000的重量比为(0～2):1。

根据本发明所述的硬质合金的一些优选实施方式，所述硬质合金的晶粒尺寸为1μm～15μm。例如1.0μm、1.5μm、2.0μm、2.5μm、3.0μm、3.5μm、4.0μm、4.5μm、5.0μm、5.5μm、6.0μm、6.5μm、7.0μm、7.5μm、8.0μm、8.5μm、9.0μm、9.5μm、10.0μm、10.5μm、11.0μm、11.5μm、12.0μm、12.5μm、13.0μm、13.5μm、14.0μm、14.5μm、15.0μm，以及它们之间的任意值，优选为2μm～12μm。

根据本发明所述的硬质合金的一些优选实施方式，所述硬质合金的平均晶粒尺寸1.8μm～5.5μm。例如1.8μm、2.0μm、2.2μm、2.4μm、2.6μm、2.8μm、3.0μm、3.2μm、3.4μm、3.6μm、3.8μm、4.0μm、4.2μm、4.4μm、4.6μm、4.8μm、5.0μm、5.2μm、5.4μm、5.5μm，以及它们之间的任意值，优选平均晶粒尺寸为2.4μm～4.6μm。

根据本发明所述的硬质合金的一些优选实施方式，所述硬质合金中晶粒尺寸≤2.8μm的晶粒占晶粒总数的40％～60％。

根据本发明所述的硬质合金的一些优选实施方式，所述硬质合金中晶粒尺寸≤2.8μm的晶粒占晶粒总数的45％～55％。

本发明中，所述晶粒尺寸指的是金相照片中观察到的主要晶粒的尺寸。

本发明中，所述平均晶粒尺寸指的是通过gb/t6394-2017金属平均晶粒尺寸测定方法测得的晶粒尺寸。

根据本发明所述的硬质合金的一些优选实施方式，所述硬质合金制成的标准合金试样的孔隙度不大于a04b00。

根据本发明所述的硬质合金的一些优选实施方式，所述硬质合金制成的标准合金试样的孔隙度为a02b00。

根据本发明所述的硬质合金的一些优选实施方式，所述硬质合金用于铣刨刀头，优选用于路面铣刨刀头。

本发明第二方面提供了上述硬质合金的制备方法，包括：

s1、将硬质相碳化钨、粘结剂、添加剂和成型剂放入球磨机中进行球磨；

s2、将球磨后的原料进行干燥制粒，并压制成型为生胚；

s3、将所述生胚烧制成型为硬质合金；

s4、将烧制成型的硬质合金进行热处理。

根据本发明所述的制备方法的一些优选实施方式，所述成型剂为peg2000以及任选的石蜡，优选石蜡和peg2000的重量比为(0～2):1。

根据本发明所述的制备方法的一些优选实施方式，所述成型剂的用量具有较宽的选择范围，以能够成型为目的。

根据本发明所述的制备方法的一些优选实施方式，步骤s1中，所述球磨的条件包括：球料比为(1.5～3):1，球磨时间20h～40h。

根据本发明所述的制备方法的一些优选实施方式，步骤s1中，还加入酒精，优选酒精与制备原料的固液比为0.14l/kg～0.24l/kg。

在本发明中，所述球料比指的是碳化钨、粘接剂和添加剂重量总和与研磨体的重量之比；所述固液比指的是碳化钨、粘接剂和添加剂重量总和与酒精体积之比。

根据本发明所述的制备方法的一些优选实施方式，步骤s2中，所述干燥的条件具有较宽的选择范围，例如可以为80～120℃，时间为2～12h。

根据本发明所述的制备方法的一些优选实施方式，步骤s3中，所述烧制的条件包括：温度1360℃～1580℃，时间为1h～5h。

根据本发明所述的制备方法的一些优选实施方式，步骤s3中，所述烧制的条件包括：温度1440℃～1520℃，时间为1h～2h。

根据本发明所述的制备方法的一些优选实施方式，步骤s3中，所述烧制为加压烧结。

根据本发明所述的制备方法的一些优选实施方式，步骤s3中，在氮气和/或惰性气体中进行加压烧结。

根据本发明所述的制备方法的一些优选实施方式，步骤s3中，以ar气为压力介质，优选ar气分压为50mpa～200mpa。

根据本发明所述的制备方法的一些优选实施方式，在步骤s3之后且步骤s4之前，所述方法还进行冷却，优选地，冷却至20℃～40℃。

根据本发明所述的制备方法的一些优选实施方式，步骤s4中，所述热处理的条件包括：真空条件下，从20℃～40℃升温至500℃～1000℃，升温速率为7℃/min～10℃/min，保温时间为6～12小时。

根据本发明所述的制备方法的一些优选实施方式，在步骤s4之后，该方法还包括降温至20～40℃，进一步优选地，降温速率为7℃/min～12℃/min。

根据本发明所述的制备方法的一些优选实施方式，以碳化钨、粘结剂和添加剂的总重量计，碳化钨的用量为89wt％～94.5wt％，其中，碳化钨包括粗晶碳化钨和中粗晶碳化钨，以碳化钨的总重量计，粗晶碳化钨的含量为65wt％～85wt％；粗晶碳化钨的费氏粒度为16μm～26μm，中粗晶碳化钨的费氏粒度为2μm～10μm。

根据本发明所述的制备方法的一些优选实施方式，所述粗晶碳化钨可以通过本领域常规的高温还原工艺、高温碳化工艺制备得到，在本发明中，粗晶碳化钨可以通过商购获得，以满足晶粒尺寸为16μm～26μm即可。

根据本发明所述的制备方法的一些优选实施方式，中粗晶碳化钨可以通过商购获得，以满足晶粒尺寸为2μm～10μm即可。

根据本发明所述的制备方法的一些优选实施方式，以碳化钨、粘结剂和添加剂的总重量计，所述粘结剂的用量5wt％～8wt％，添加剂的用量为0.5wt％～3.0wt％。

根据本发明所述的制备方法的一些优选实施方式，所述添加剂与粘结剂的重量比不大于0.1，优选为0.001～0.1。

根据本发明所述的制备方法的一些优选实施方式，所述粘结剂为钴。

根据本发明所述的制备方法的一些优选实施方式，所述添加剂含有w、nb、re和si中的一种或多种元素，优选所述添加剂为钨粉、铌粉、铼粉和硅粉中的一种或多种。

根据本发明所述的制备方法的一些优选实施方式，所述硬质合金的晶粒尺寸为1μm～15μm，平均晶粒尺寸1.8μm～5.5μm，其中晶粒尺寸≤2.8μm的晶粒占晶粒总数的40％～60％。

根据本发明所述的制备方法的一些优选实施方式，所述硬质合金的晶粒尺寸为2μm～12μm。

根据本发明所述的制备方法的一些优选实施方式，所述硬质合金的平均晶粒尺寸为2.4μm～4.6μm。

根据本发明所述的制备方法的一些优选实施方式，所述硬质合金中晶粒尺寸≤2.8μm的晶粒占晶粒总数的45％～55％。

根据本发明所述的制备方法的一些优选实施方式，所述硬质合金制成的标准合金试样的孔隙度不大于a04b00。

根据本发明所述的制备方法的一些优选实施方式，所述硬质合金制成的标准合金试样的孔隙度为a02b00。

本发明第三方面提供了上述的硬质合金或上述制备方法在路面铣刨中的应用。

本发明的有益效果：

本发明的目的在于提供一种适应路面铣刨特殊工况的硬质合金，通过粗、细晶粒组织控制，使得材料具有良好的硬度与韧性的匹配，同时添加w、nb、re、si固溶于粘结剂co中，并通过后续热处理控制强化相在粘结剂中沉淀析出，能有效改善硬质合金粘结剂的硬度和韧性，从而改善合金的耐磨粒磨损性能，通过优化改善后的硬质合金可提高路面铣刨工具寿命30％。

附图说明

图1为根据本发明实施例1制备的硬质合金的金相组织照片。

图2为根据本发明实施例2制备的硬质合金的金相组织照片。

图3为根据本发明实施例3制备的硬质合金的金相组织照片。

图4为根据本发明实施例10制备的硬质合金的金相组织照片。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明进行详细说明，但本发明的保护范围并不限于下述说明。

实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购途径获得的常规产品。

在下述实施方式中，采用如下方法测试硬质合金的性能：

1、密度：gb/t3850-2015致密烧结金属材料与硬质合金密度测定方法；

2、硬度：gb/t3849.1-2015硬质合金洛氏硬度(a标尺)第一部分：实验方法；

3、强度：gb/t3851-2015硬质合金横向断裂强度测定方法；

4、晶粒尺寸：gb/t6394-2017金属平均晶粒尺寸测定方法。

以下实施例中，涉及的钴粉、硅粉、钨粉、铌粉、铼粉纯度均为99.9wt％以上。

【实施例1】

s1、将130kg费氏粒度为20μm的粗晶碳化钨、57kg费氏粒度为6μm的中粗晶碳化钨、12kg钴粉、0.5kg硅粉、0.5kg钨粉、2kg的peg2000和2kg石蜡加入球磨机中，同时加入300kg球磨棒和32l体积浓度为100％酒精，以36rpm的速度球磨24h后卸料；

s2、将球磨后的原料在80℃下干燥4h，制粒，并压制成型为生胚；

s3、将所述生胚在1480℃烧结，高温烧结时充入ar气，ar气分压100mpa，保温保压2h，并冷却至30℃；

s4、对烧结成型后的产品以7℃/min升温速度从30℃加热至600℃，在600℃下保温12h后冷却，以冷却速率为12℃/min冷却至30℃。

根据gb/t3488.2-2018，对合金进行金相检测，金相照片如图1所示。从图1中可以看出，硬质合金中孔隙度为a02b00，硬质合金的晶粒尺寸介于2μm～6μm，硬质合金的平均晶粒尺寸为3.2μm，晶粒尺寸≤2.8μm的晶粒占晶粒总数的45％。

【实施例2】

s1、将65kg费氏粒度为20μm的粗晶碳化钨、27.5kg费氏粒度为6μm的中粗晶碳化钨、7kg钴粉、0.5kg钨粉、1kg的peg2000和1kg石蜡加入球磨机中，同时加入150kg球磨棒和18l体积浓度为96％酒精，以32rpm的速度球磨36h后卸料；

s2、将球磨后的原料在80℃下干燥4h，并压制成型为生胚；

s3、将所述生胚在1520℃烧结，高温烧结时充入ar气，ar气分压120mpa，保温保压2h，并冷却至30℃；

s4、对烧结成型后的产品以8℃/min升温速度从30℃加热至700℃，在700℃下保温10h后冷却，以冷却速率为12℃/min冷却至30℃。

根据gb/t3488.2-2018，对合金进行金相检测，金相照片如图2所示。从图2中可以看出，硬质合金中孔隙度为a02b00，硬质合金的晶粒尺寸介于2μm～8μm，硬质合金的平均晶粒尺寸为3.2μm，晶粒尺寸≤2.8μm的晶粒占晶粒总数的48％。

【实施例3】

s1、将39kg费氏粒度为20μm的粗晶碳化钨、16.5kg费氏粒度为6μm的中粗晶碳化钨、4.8kg钴粉、0.17kg铌粉、0.17kg铼粉、1kg的peg2000和0.2kg石蜡加入球磨机中，同时加入120kg球磨棒和12l体积浓度为92％酒精，以40rpm的速度球磨30h后卸料；

s2、将球磨后的原料在80℃下干燥4h，制粒，并压制成型为生胚；

s3、将所述生胚在1480℃烧结，高温烧结时充入ar气，ar气分压80mpa，保温保压2h，并冷却至30℃；

s4、对烧结成型后的产品以10℃/min升温速度从30℃加热至500℃，在500℃下保温10h后冷却，以冷却速率为8℃/min冷却至30℃。

根据gb/t3488.2-2018，对合金进行金相检测，金相照片如图3所示。从图3中可以看出，合金中孔隙度为a02b00，硬质合金的晶粒尺寸介于2μm～9μm，硬质合金的平均晶粒尺寸为3.2μm，晶粒尺寸≤2.8μm的晶粒占晶粒总数的45％。

【实施例4】

s1、将97.5kg费氏粒度为20μm的粗晶碳化钨、41kg费氏粒度为6μm的中粗晶碳化钨、10.5kg钴粉、1kg硅粉、3kg的peg2000加入球磨机中，同时加入225kg球磨棒和28l体积浓度为94％酒精，以36rpm的速度球磨36h后卸料；

s2、将球磨后的原料在80℃下干燥4h，制粒，并压制成型为生胚；

s3、将所述生胚在1450℃烧结，高温烧结时充入ar气，ar气分压150mpa，保温保压1h，并冷却至30℃；

s4、对烧结成型后的产品以7℃/min升温速度从30℃加热至900℃，在900℃下保温10h后冷却，以冷却速率为9℃/min冷却至30℃。

根据gb/t3488.2-2018，对合金进行金相检测，合金中孔隙度为a02b00，硬质合金的晶粒尺寸介于2μm～8μm，硬质合金的平均晶粒尺寸为4.1μm，晶粒尺寸≤2.8μm的晶粒占晶粒总数的45％，金相照片与图1类似。

【实施例5】

s1、将13kg费氏粒度为20μm的高温粗晶碳化钨、5.5kg费氏粒度为6μm的中粗晶碳化钨、1kg钴粉、0.02kg硅粉、0.48kg铌粉、0.32kg的peg2000和0.64kg石蜡加入球磨机中，同时加入50kg球磨棒和4.5l浓度为98％酒精，以45rpm的速度球磨28h后卸料；

s2、将球磨后的原料在80℃下干燥4h，制粒，并压制成型为生胚；

s3、将所述生胚在1480℃烧结，高温烧结时充入ar气，ar气分压180mpa，保温保压2h，并冷却至30℃；

s4、对烧结成型后的产品以8℃/min升温速度从30℃加热至1000℃，在1000℃下保温6h后冷却，以冷却速率为11℃/min冷却至30℃。

根据gb/t3488.2-2018，对合金进行金相检测，合金中孔隙度为a02b00，硬质合金的晶粒尺寸介于2μm～6.5μm，硬质合金的平均晶粒尺寸为3.6μm，晶粒尺寸≤2.8μm的晶粒占晶粒总数的50％，金相照片与图1类似。

【实施例6】

s1、将188kg费氏粒度为20μm的粗晶碳化钨、80.1kg费氏粒度为6μm的中粗晶碳化钨、30kg钴粉、1.9kg铼粉、4kg的peg2000和2kg石蜡加入球磨机中，同时加入450kg球磨棒和54l浓度为92％精，以36rpm的速度球磨34h后卸料；

s2、将球磨后的原料在80℃下干燥4h，制粒，并压制成型为生胚；

s3、将所述生胚在1520℃烧结，高温烧结时充入ar气，ar气分压200mpa，保温保压2h，并冷却至30℃；

s4、对烧结成型后的产品以7℃/min升温速度从30℃加热至800℃，在800℃下保温8h后冷却，以冷却速率为8℃/min冷却至30℃。

根据gb/t3488.2-2018，对合金进行金相检测，合金中孔隙度为a02b00，硬质合金的晶粒尺寸介于1μm～5μm，硬质合金的平均晶粒尺寸为2.4μm，晶粒尺寸≤2.8μm的晶粒占晶粒总数的55％，金相照片与图1类似。

【实施例7】

实施例7与实施例1基本相同，不同之处仅在于：粘结剂钴的重量为5.81kg；以碳化钨、粘结剂和添加剂的总重量计，粘结剂的用量为3wt％。合金孔隙度为a06b06，说明合金中存在大量孔隙，不致密，合金性能下降。

【实施例8】

实施例8与实施例1基本相同，不同之处仅在于：粘结剂钴的重量为25.64kg；以碳化钨、粘结剂和添加剂的总重量计，粘结剂的用量为12wt％。粘结剂含量过高，合金硬度降低。

【实施例9】

实施例9与实施例1基本相同，不同之处仅在于：添加剂的重量为0.6kg；以碳化钨、粘结剂和添加剂的总重量计，添加剂的用量为0.3wt％，其中si粉0.3kg、w粉0.3kg。添加剂含量偏低，粘结剂强化效果不明显。

【实施例10】

实施例10与实施例1基本相同，不同之处仅在于：添加剂的重量为9.38kg，以碳化钨、粘结剂和添加剂的总重量计，添加剂的用量为4.5wt％。添加剂含量过高，金相照片如图4所示，合金金相组织中出现脱碳相等组织缺陷。

【实施例11】

实施例11与实施例1基本相同，不同之处仅在于：添加剂为ni，重量为1kg，以碳化钨、粘结剂和添加剂的总重量计，添加剂的用量为0.5wt％。添加ni元素，粘结剂强度降低。

【实施例12】

实施例12与实施例1基本相同，不同之处仅在于：添加剂为mo，重量为6.15kg，以碳化钨、粘结剂和添加剂的总重量计，添加剂的用量为3wt％。添加mo元素，合金平均晶粒尺寸1.2μm。

【实施例13】

实施例13中最终制得的硬质合金平均晶粒尺寸为1.6μm，制备方法具体为：

s1、将13kg费氏粒度为10μm的粗晶碳化钨、5.7kg费氏粒度为6μm的中粗晶碳化钨、1.2kg钴粉、0.05kg硅粉、0.05kg钨粉、0.2kg的peg2000和0.2kg石蜡加入球磨机中，同时加入100kg球磨棒和3.2l体积浓度为100％酒精，以36rpm的速度球磨50h后卸料；

s2、将球磨后的原料在80℃下干燥4h，制粒，并压制成型为生胚；

s3、将所述生胚在1480℃烧结，高温烧结时充入ar气，ar气分压120mpa，保温保压2h，并冷却至30℃；

s4、对烧结成型后的产品以7℃/min升温速度从30℃加热至600℃，在600℃下保温12h后冷却，以冷却速率为12℃/min冷却至30℃。

根据gb/t3488.2-2018，对合金进行金相检检测，合金中孔隙度为a02b00，硬质合金的晶粒尺寸介于0.4μm～2.5μm，硬质合金的平均晶粒尺寸为1.6μm。

【实施例14】

实施例14中最终制得的硬质合金平均晶粒尺寸为14μm。

s1、将26kg费氏粒度为24μm的粗晶碳化钨、11.4kg费氏粒度为10μm的中粗晶碳化钨、2.4kg钴粉、0.2kg硅粉、0.8kg的peg2000加入球磨机中，同时加入5kg球磨棒和10l浓度为92％酒精，以36rpm的速度球磨10h后卸料；

s2、将球磨后的原料在80℃下干燥4h，制粒，并压制成型为生胚；

s3、将所述生胚在1450℃烧结，高温烧结时充入ar气，ar气分压80mpa，保温保压0.5h，并冷却至30℃；

s4、对烧结成型后的产品以7℃/min升温速度从30℃加热至900℃，在900℃下保温8h后冷却，以冷却速率为10℃/min冷却至30℃。

根据gb/t3488.2-2018，对合金进行金相检测，合金中孔隙度为a06b06，硬质合金的晶粒尺寸介于4μm～22μm，硬质合金的平均晶粒尺寸为14μm。

【实施例15】

实施例15中最终制得的硬质合金的合金晶粒尺寸为0.5～1.8μm，平均晶粒尺寸为1.2μm。

s1、将5.7kg费氏粒度为20μm的粗晶碳化钨、13kg费氏粒度为6μm的中粗晶碳化钨、12kg钴粉、0.05kg硅粉、0.05kg钨粉、0.4kg的peg2000加入球磨机中，同时加入90kg球磨棒和10l体积浓度为92％酒精，以40rpm的速度球磨100h后卸料；

s2、将球磨后的原料在80℃下干燥4h，制粒，并压制成型为生胚；

s3、将所述生胚在1420℃烧结，高温烧结时充入ar气，ar气分压120mpa，保温保压3h，并冷却至30℃；

s4、对烧结成型后的产品以8℃/min升温速度从30℃加热至850℃，在850℃下保温7h后冷却，以冷却速率为10℃/min冷却至30℃。

根据gb/t3488.2-2018，对合金进行金相检检测，合金中孔隙度为a02b00，硬质合金的晶粒尺寸介于0.5μm～3.8μm，硬质合金的平均晶粒尺寸为1.2μm。

【实施例16】

实施例16中最终制得的硬质合金的合金晶粒尺寸为4～18μm，平均晶粒尺寸为10μm。

s1、将18.7kg费氏粒度为20μm的粗晶碳化钨、0kg粒度为6μm的中粗晶碳化钨、12kg钴粉、0.1kg钨粉、0.2kg的peg2000和0.2kg石蜡加入球磨机中，同时加入15kg球磨棒和40l体积浓度为99％酒精，以36rpm的速度球磨14h后卸料；

s2、将球磨后的原料在80℃下干燥4h，制粒，并压制成型为生胚；

s3、将所述生胚在1580℃烧结，高温烧结时充入ar气，ar气分压120mpa，保温保压2.5h，并冷却至30℃；

s4、对烧结成型后的产品以9℃/min升温速度加热从30℃至1000℃，保温7h后冷却，以冷却速率为12℃/min冷却至30℃。

根据gb/t3488.2-2018，对合金进行金相检检测，合金中孔隙度为a02b00，硬质合金的晶粒尺寸介于4μm～18μm，硬质合金的平均晶粒尺寸为10μm。

【对比例1】

对比例1与实施例1基本相同，不同之处仅在于：粒度为20μm的高温粗粒径碳化钨112.2kg，占碳化钨总重60wt％，粒度为6μm的中粗粒径碳化钨74.8kg。根据gb/t3488.2-2018，对合金进行金相检检测，合金中孔隙度为a02b00，硬质合金的晶粒尺寸介于2μm～10μm，硬质合金的平均晶粒尺寸为5.0μm，晶粒尺寸≤2.8μm的晶粒占晶粒总数的40％。

【对比例2】

对比例1与实施例1基本相同，不同之处仅在于：粒度为20μm的高温粗粒径碳化钨168.3kg，占碳化钨总重90wt％，粒度为6μm的中粗粒径碳化钨18.7kg。根据gb/t3488.2-2018，对合金进行金相检检测，合金中孔隙度为a02b00，硬质合金的晶粒尺寸介于2μm～14μm，硬质合金的平均晶粒尺寸为6.0μm，晶粒尺寸≤2.8μm的晶粒占晶粒总数的20％。

【对比例3】

按照cn109487142a中实施例1的方法制备合金，并做相应的性能表征。

硬质合金包括：76.4wt％的硬质相wc、22wt％的粘结剂co和ni和1.6wt％的cr3c2。

硬质相采用两种不同hc的wc原料，粗wc原料的hc值为3.8ka/m，经过2400℃高温碳化且金相显微镜下进行全视场检测无w2c，符合球磨耐磨性要求；细wc的hc值为6.6ka/m，粗、细wc的质量比为2.6:1。co、ni质量比为1:1。

将硬质相、粘结剂和cr3c2混合得到原料混合物，将原料混合物加入球磨机中，球料比为3:1，添加酒精，酒精的添加量与原料混合物的比例为0.28l/1kg，成型剂为石蜡，石蜡的用量为原料混合物质量的2.0％，球磨时间18小时，经干燥、压制、低压烧结生产出具混晶晶径的硬质合金。

表1

从表1能够看出，实施例1-6制备的硬质合金的各项性能具有优异的综合性能。而粘结剂、添加剂的用量过低或过高及添加剂元素的改变可能导致综合性能下降的问题。

相比于实施例1-6，实施例13合金中粒度≤2.8μm的晶粒百分含量显著增加，对合金综合性能有所降低。实施例14中晶粒尺寸过于粗大，合金难以致密化，合金密度、硬度下降明显。

将实施例1-6与对比例3相比，密度和平均晶粒尺寸相近的条件下，实施例1～6制备所得合金的hra硬度超过对比例3，合金的耐磨性优于对比例3，且抗弯强度也高于对比例3合金，说明实施例组织缺陷优于比对比例3。

400℃是所述硬质合金可能达到的工作温度，由于路面铣刨施工过程中有洒水降温等措施，通常合金服役温度在400℃以下。在400℃时，由于硬质合金的红硬性较好，所以合金hra高温硬度与室温硬度相比基本不会发生变化。在服役时，粘结相co硬度会随温度升高而下降，但由于添加剂元素可以对粘结相co起到固溶强化作用，或者与co元素形成高温稳定的化合物，对粘结相起到沉淀强化作用，可以避免在工作温度下粘结相co因硬度下降而被过快磨损，从而提高了合金的整体性能。

应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。