专利名称：一种超细硬质合金及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种超细硬质合金及其制造方法，属合金材料制造工艺技术领域。
在提高耐腐蚀性能方面，人们曾采用镍作粘结金属，如WC-Ni硬质合金；也有人在WC-Co中添加Cr组成WC-Co-Cr硬质合金。
在抑制晶粒长大方面，研究者曾在合金中添加抑制剂，如添加Cr3C2、TaC、VC来控制晶粒大小；也曾采用新的烧结方法来抑制晶粒大小，如热等静压、微波烧结、放电等离子烧结等。
但从目前的工作来看都无法达到既提高耐腐蚀性又细化晶粒的综合效果。采用Ni字粘结金属或添加Cr都不能根本上解决耐腐蚀的问题；添加晶粒长大抑制剂会降低合金的性能，并且粉末越细很难达到抑制剂的均匀分布，会造成WC晶粒的偏向异常长大。为此要制取超细和纳米硬质合金必须寻求新的配方和工艺。
本发明的一种超细硬质合金，其特征为该合金由主要成分WC硬质相、Fe-Al-Cr为粘结金属相和稀土金属元素相三者组成的复合合金；该合金的组成成分及重量含量如下Fe-Al-Cr粘结金属相 Al 13-20％， Cr 80-87％， Fe余量；复合合金 Fe-Al-Cr 10-15％，Re 1-3％，WC余量。
本发明的一种超细硬质合金的制造方法，其特征为首先由高能球磨制得粘结合金Fe-Al-Cr；根据上述粘结金属成分重量配比配料，在保护介质中进行高能球磨，然后按所需要的硬质合金成分配比配料，并进行强化球磨，然后将磨制所得的硬质合金混合料进行真空烧结，烧结温度1360℃，保温时间20分钟。最后制得超细硬质合金。
本发明采用Fe-Al-Cr代替Co作为硬质合金粘结剂。Fe-Al-Cr是一种金属间化合物，具有良好的抗氧化、耐腐蚀性能以及在中低温下有较高的机械强度和塑性。另外作为硬质合金中的粘结金属具有良好的烧结性能。再者在烧结中出现液相点的温度Fe-Al-Cr相比Co相要低得多，前者为(1260℃)，后者为(1320℃)。并且WC在Fe-Al-Cr中的溶解度也要比Co相低，结果大大抑制了WC晶粒的长大，可获得更为细小WC晶粒的硬质合金。本发明方法制得的超细硬质合金，其WC晶粒粒度平均为200nm。根据测试(烧结态GB3851-83)，合金的机械性能为抗弯强度为1750-2500MPa，硬度HRA为91.5-92.5。
实施例一本实施例中，采用的Fe-Al-Cr粘结金属相得组成为Al 16wt％，Cr4wt％，Fe为80wt％；复合合金的组成为Fe-Al-Cr 10％，Re 1％，WC 89％。其制备方法如下首先由高能球磨制得粘结合金Fe-Al-Cr。根据上述粘结金属成分配比配料，在保护介质中进行高能球磨，球磨时所获得的是部分合金化和部分各元素高度弥散的混合粉末，其粒度BET值为0.8μ。然后按所规定的硬质合金成分重量配比配料，并进行强化球磨，然后将磨制所得的硬质合金混合料进行真空烧结，原始WC粉末粒度为0.5μ。烧结温度1360℃，保温时间20分钟，最后得到的超细硬质合金，其WC晶粒度为200nm。
根据测试(烧结态GB3851-83)，合金的机械性能为抗弯强度2000Mpa，硬度HRA92.0。
本实施例中的WC-10％(Fe-Al-Cr)-1％Re超细硬质合金与对照物在高温氧化和耐腐蚀性能方面的对比试验结果见表1和表2。
表1高温氧化表面状态
注黄色为三氧化钨，表明表面已氧化；黑色为氧化膜，表明轻微氧化表2耐腐蚀性能试验
权利要求
1.一种超细硬质合金，其特征为该合金由主要成分WC硬质相、Fe-Al-Cr为粘结金属相和稀土金属元素相三者组成的复合合金；该合金的组成成分及重量含量如下Fe-Al-Cr粘结金属相 Al 13-20％， Cr 80-87％， Fe余量；复合合金Fe-Al-Cr 10-15％，Re 1-3％，WC余量。
2.一种超细硬质合金的制造方法，其特征为首先由高能球磨制得粘结合金Fe-Al-Cr；根据上述粘结金属成分重量配比配料，在保护介质中进行高能球磨，然后按所需要的硬质合金成分配比配料，并进行强化球磨，然后将磨制所得的硬质合金混合料进行真空烧结，烧结温度1360℃，保温时间20分钟。最后制得超细硬质合金。
全文摘要
本发明涉及一种超细硬质合金及其制造方法该合金由主要成分WC硬质相、Fe－Al－Cr为粘结金属相和稀土金属元素相三者组成的复合合金；该合金的组成成分及重量含量如下Fe－Al－Cr粘结金属相Al 13－20％,Cr 80－87％，Fe余量；复合合金Fe－Al－Cr 10－15％，Re 1－3％，WC余量。其制造方法为首先由高能球磨制得粘结合金Co－Al；然后按规定的硬质合金成分重量配比配料，并进行强化球磨，然后将磨制所得的硬质合金混合料进行真空烧结，烧结温度1360℃，保温时间20分钟。最后制得超细硬质合金。
文档编号C22C1/04GK1450187SQ0311654
公开日2003年10月22日 申请日期2003年4月22日 优先权日2003年4月22日
发明者王兴庆, 李晓东, 郭海亮, 何宝山 申请人:上海大学