采用放电等离子烧结制备稀土改性超细硬质合金的方法

文档序号:9661714阅读:538来源:国知局
采用放电等离子烧结制备稀土改性超细硬质合金的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种硬质合金的制备方法,具体涉及采用烧结制备Ce02稀土改性超细硬质合金的方法。
【背景技术】
[0002]传统的硬质合金烧结制备方法包括热压烧结、真空烧结和低压烧结等烧结方法三种,存在的缺陷是烧结时间长,难以制备超细晶粒。目前制备超细硬质合金的方法有两种途径:一是通过改进烧结方式,降低烧结温度和缩短烧结时间,以防止晶粒长大;二是在硬质合金中添加晶粒长大抑制剂。而在晶粒长大抑制剂上,近些年稀土的应用越来越受到重视,主要原因一是稀土会分布在晶界上,能有效阻止WC与WC之间的晶界迀移以及WC在Co中的溶解,从而抑制WC晶粒的不均匀成长;二是稀土能够净化晶界中的杂质,能对粘结相起到弥散强化作用,并能降低硬质合金的烧结温度。

【发明内容】

[0003]本发明的目的是提供一种采用放电等离子烧结制备&02稀土改性超细硬质合金的方法,以克服传统烧结方法的缺点,大大缩短制备CeOj#土改性超细硬质合金的时间,从而获得成分均匀的Ce02稀土改性超细硬质合金。
[0004]为实现以上目的,本发明采用放电等离子烧结制备Ce02稀土改性超细硬质合金的方法的操作步骤如下:
将0.4-0.8% wt.Ce02和纳米WC-(6-10) %wt.Co复合粉体置入石墨模具中,然后将石墨模具放入放电等离子烧结炉中,在真空度小于10Pa或惰性气氛条件下,施加20-40MPa的轴向压力,以100-200°C /min的速率升温,在1350_1450°C的温度下保温10_20min烧结,最后随炉冷却至150°C以下开炉,即得到成分均匀的Ce02稀土改性超细硬质合金。
[0005]上述采用放电等离子烧结制备CeOj#土改性超细硬质合金的方法与传统的烧结制备硬质合金方法相比,放电等离子烧结技术集等离子活化、热压烧结、电阻加热为一体,从而可大大提高升温速度、缩短烧结时间、有利于控制烧结体的细微结构、抑制晶粒长大、从而获得高致密和高性能的材料,在超细材料的制备中有着巨大的优势。
[0006]本发明采用放电等离子烧结制备Ce02稀土改性超细硬质合金的方法有如下效果:首先大大缩减了烧结时间,从烧结到开炉时间可控制在一小时以内,而传统的热压和真空烧结方法制备硬质合金,从加热到开炉则需要十几小时,大大节省了能耗,显著降低生产成本;其次是本发明在制备过程中无需加入成型剂,简化了工艺流程,在节省耗材的同时提高了生产效率。
【具体实施方式】
[0007]下面结合具体实施例对本发明采用放电等离子烧结制备Ce02稀土改性超细硬质合金的方法作进一步详细说明。
[0008]以下三个实施例制得的CeOj#土改性超细硬质合金均采用CMT-5105型万能材料实验机进行抗弯强度测试,测试过程中,同组分和工艺参数的材料均使用五个测试取算术平均值;通过HR-150A型洛氏硬度仪测量材料的硬度,五个试样多点测定取平均值;试样的孔隙率通过国际标准IS0-BIS4505来观测。
[0009]实例1:将0.6% wt.CeO 2和纳米WC_8%wt.Co复合粉体置入石墨模具中,然后将石墨模具放入放电等离子烧结炉中,在真空度小于10Pa或惰性气氛条件下,施加20MPa的轴向压力,以100°C /min的速率升温,在1450°C的温度下保温15min烧结,最后随炉冷却至150°C以下开炉,即得到成分均匀的Ce02稀土改性超细硬质合金。其主要技术性能指标为:抗弯强度3050Mpa,洛氏硬度93.5HRA,孔隙率A01B00C00。
[0010]实例2:将0.4wt.CeO 2和纳米WC_10%wt.Co复合粉体置入石墨模具中,然后将石墨模具放入放电等离子烧结炉中,在真空度小于10Pa或惰性气氛条件下,施加30MPa的轴向压力,以200°C /min的速率升温,在1350°C的温度下保温15min烧结,最后随炉冷却至150°C以下开炉,即得到成分均匀的Ce02稀土改性超细硬质合金。其主要技术性能指标为:抗弯强度2380Mpa,洛氏硬度92.1HRA,孔隙率A02B02C01。
[0011]实例3:将0.8% wt.CeO 2和纳米WC_6%wt.Co复合粉体置入石墨模具中,然后将石墨模具放入放电等离子烧结炉中,在真空度小于10Pa或惰性气氛条件下,施加40MPa的轴向压力,以150°C /min的速率升温,在1400°C的温度下保温15min烧结,最后随炉冷却至150°C以下开炉,即得到成分均匀的Ce02稀土改性超细硬质合金。其主要技术性能指标为:抗弯强度2720Mpa,洛氏硬度92.6HRA,孔隙率A02B01C00。
[0012]从以上三个实例可知,实例1得到的&02稀土改性超细硬质合金的综合性能最佳。
【主权项】
1.一种采用放电等离子烧结制备&02稀土改性超细硬质合金的方法,其特征是:它的操作步骤是将0.4-0.8%wt.Ce02和纳米WC-(6_10)%wt.Co复合粉体置入石墨模具中,然后将石墨模具放入放电等离子烧结炉中,在真空度小于10Pa或惰性气氛条件下,施加20-40MPa的轴向压力,以100-200°C /min的速率升温,在1350-1450°C的温度下保温10-20min烧结,最后随炉冷却至150°C以下开炉,即得到成分均匀的&02稀土改性超细硬质合金。2.根据权利要求1所述采用放电等离子烧结制备Ce02稀土改性超细硬质合金的方法,其特征是:所述WC-Co复合粉的更佳比例是WC-(7.5-8.5)%wt.Co。
【专利摘要】本发明公开了一种采用放电等离子烧结制备CeO2稀土改性超细硬质合金的方法,其操作步骤是将0.4-0.8%wt.CeO2和纳米WC-(6-10)%wt.Co复合粉体置入石墨模具中,然后将石墨模具放入放电等离子烧结炉中,在真空度小于10Pa或惰性气氛条件下,施加20-40MPa的轴向压力,以100-200℃<b>/</b>min的速率升温,在1350-1450℃的温度下保温10-20min烧结,最后随炉冷却至150℃以下开炉,即得到成分均匀的稀土改性超细硬质合金。采用本发明制备稀土改性超细硬质合金大大缩短了材料的制备时间,从而可大大提高生产效率,降低产品成本。
【IPC分类】C22C29/02, C22C1/05
【公开号】CN105420580
【申请号】CN201510959689
【发明人】温德才, 吴鹏
【申请人】龙岩学院
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年12月21日
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