专利名称：一种碳化钨铝硬质合金烧结体的制作方法
技术领域：
本发明属于一种碳化钨铝硬质合金烧结体，具体涉及以碳化钨铝粉末为原料，以钴为粘结相，通过真空热压烧结技术制备碳化钨铝硬质合金烧结体。
背景技术：
碳化钨铝硬质合金是近几年研究发展的新兴技术材料，碳化钨铝是指部分Al原子进入WC晶格中钨的格位而形成的替位式固溶体合金。它在具有碳化钨的高硬度，高耐磨性的基础上又兼备了铝的轻质、抗氧化性及优良的延展性性，使合金具有高的硬度(显微硬度大于1200Kg/cm3)、很高的弯曲强度(1100MPa以上)和较低的密度(富铝合金的密度可达3.0g/cm3)，正在发展成为新型高硬度、高强度、良好加工性、抗氧化温度高的新型硬质合金，该材料有望在机械加工工具、玻璃切割、锻模、拉模、轧辊、油井钻具、矿山钻具、开凿钻具及电触点材料等方面得到应用。
粉末冶金烧结是粉末烧结成块的基本方法，但由于碳化钨铝硬质合金具有高熔点、耐高温等性能，一般的粉末冶金方法难以实现其高致密烧结。碳化钨铝合金粉末的合成技术仍属于起步阶段，迄今为止，有关该合金烧结体国内外尚无报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种碳化钨铝硬质合金烧结体。该烧结体是高致密合金烧结体，是具有良好结晶形态和显微结构的合金块状材料。
该烧结体是以钴为粘结剂的碳化钨铝硬质合金烧结体，其组成可用下式表达(W1-xAlx)C-Co，式中x＝0.1-0.86。
制备本发明的碳化钨铝硬质合金烧结体方法的步骤和条件如下选择碳化钨铝粉末(W1-xAlx)C(x＝0.1-0.86)和钴粉为原料，按碳化钨铝粉末与钴粉的重量比为6-30∶1的配比把二者混合，装入石墨模具中，模具四周以碳素钢为支撑。在10-1MPa~10-2MP真空条件下加温加压，烧结温度为1350℃-1600℃，压力10-37.5MPa，烧结时间为2-30分钟，得到碳化钨铝硬质合金的烧结体。
该烧结体的相对密度为97-99.8％。
本发明得到的以钴为粘结相的碳化钨铝硬质合金烧结体，经X射线粉末衍射分析(图1X射线衍射图)证实碳化钨铝结构稳定且结晶度明显提高，密度测量和扫描电镜分析证实致密度很高。图1是含钴的碳化钨铝硬质合金烧结体的X射线衍射图谱。X射线衍射证实在热压烧结的过程中，碳化钨铝十分稳定，没有分解，结晶很好，也没有与钴形成金属间化合物。
本发明采用碳化钨铝合金粉末和钴粉为原料，采用真空热压烧结装置，通过烧结过程中施加温度的同时施加压力，促使颗粒之间的结合、成键，实现粉末的致密化烧结。真空热压烧结不仅可抑制烧结过程中颗粒的氧化行为，双向加压可以保证烧结过程中收缩的均匀性。该方法具有工艺简单、操作方便、烧结时间短等特点。本发明的一种碳化钨铝硬质合金烧结体，具有碳化钨的高硬度，高耐磨性的基础上又兼备了铝的轻质、抗氧化性及优良的延展性性，使合金具有高的硬度、很高的弯曲强度和较低的密度，正在发展成为新型高硬度、高强度、良好加工性、抗氧化温度高的新型硬质合金，该材料有望在机械加工工具、玻璃切割、锻模、拉模、轧辊、油井钻具、矿山钻具、开凿钻具及电触点材料等方面得到应用。
附图1是碳化钨铝硬质合金烧结体的X射线衍射图谱。
具体实施例方式
实施例1将30克的(W0.9Al0.1)C和3克的钴粉混合后放入石墨模具中，二者重量配比为10；1，在10-1MPa~10-2MPa真空条件下烧结，烧结温度为1600℃，压力37.5MPa，烧结时间为30分钟，样品经过抛光处理，相对密度为98％。显微硬度2200Kg/cm3，弯曲强度1573MPa。
实施例2将重量为25克的(W0.75Al0.25)C和质量为2.50克钴粉混合后放入石墨模具中，二者重量的配比为10∶1，在10-1MPa~10-2MPa真空条件下烧结，烧结温度为1500℃，压力35.5MPa，烧结时间为25分钟。样品经过抛光处理，相对密度为97％。显微硬度2035Kg/cm3，弯曲强度1421MPa。
实施例3将重量为20克的(W0.5Al0.5)C和质量为2.00克钴粉混合后放入石墨模具中，二者重量的配比为10，在10-1MPa~10-2MPa真空条件下烧结，烧结温度为1450℃，压力35.5MPa，烧结时间为30分钟。样品经过抛光处理，相对密度为98％。显微硬度1650Kg/cm3，弯曲强度1337MPa。
实施例4将重量为15克的(W0.25Al0.75)C和质量为1.50克钴粉混合后放入石墨模具中，二者重量的配比为10∶1，在10-1MPa~10-2MPa真空条件下烧结，烧结温度为1450℃，压力35.5MPa，烧结时间为10分钟。样品经过抛光处理，相对密度为99％。显微硬度1450Kg/cm3，弯曲强度1373MPa。
实施例5将重量为10克的(W0.14Al0.86)C和1.00克钴粉混合后放入石墨模具中，二者重量的配比为10∶1，在10-1MPa~10-2MPa真空条件下烧结，烧结温度为1450℃，压力27.5MPa，烧结时间为2分钟。样品经过抛光处理，相对密度为98％。显微硬度1500Kg/cm3，弯曲强度1239MPa。
实施例6将重量为9克的(W0.5Al0.5)C和1.50克钴粉混合后放入石墨模具中，二者重量的配比为6∶1，在10-1MPa~10-2MPa真空条件下烧结，烧结温度为1500℃，压力20MPa，烧结时间为15分钟。样品经过抛光处理，相对密度为99％。显微硬度1876Kg/cm3，弯曲强度1130MPa。
实施例7将重量为24克的(W0.5Al0.5)C和1.20克钴粉混合后放入石墨模具中，二者重量的配比为20∶1，在10-1MPa~10-2MPa真空条件下烧结，烧结温度为1400℃，压力15MPa，烧结时间为10分钟。样品经过抛光处理，相对密度为99％。显微硬度1504Kg/cm3，弯曲强度1475MPa。
实施例8将重量为30克的(W0.4Al0.6)C和1.00克钴粉混合后放入石墨模具中，二者重量的配比为30∶1，在10-1MPa~10-2MPa真空条件下烧结，烧结温度为1350℃，压力10MPa，烧结时间为5分钟。样品经过抛光处理，相对密度为98％。显微硬度1259Kg/cm3，弯曲强度1847MPa。
权利要求
1.一种碳化钨铝硬质合金烧结体，其特征在于，其组成可用下式表达(W1-xAlx)C-Co，式中x＝0.1-0.86。
全文摘要
一种碳化钨铝硬质合金烧结体，其表达式为(W
文档编号C22C29/06GK1876876SQ20061001699
公开日2006年12月13日 申请日期2006年7月7日 优先权日2006年7月7日
发明者马贤锋, 乔竹辉, 汤华国, 赵伟, 蔡曙光, 赵波 申请人:中国科学院长春应用化学研究所