专利名称：Ta/Nb固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种WC-Co硬质合金，尤其涉及一种Ta/Nb固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金及其制备方法。
背景技术：
细颗粒硬质合金刀片及以其为基体的涂层刀片广泛应用于金属切削加工领域。细颗粒硬质合金刀片基体一般是采用粉末冶金工艺烧结而成，其主要由金属碳化物硬质相(如WC)、金属粘结相(如Co)及晶粒长大抑制剂组成。但由于目前主要采用的晶粒长大抑制剂为Ta、Nb、Cr、V、Ti等的金属碳化物或其两种或两种以上组合的金属碳化物固溶体，这些金属碳化物及其固溶体与硬质合金粘结相Co的润湿性均不如WC，所以导致添加晶粒长大抑制剂对合金强度是不利的。
对于细颗粒硬质合金(WC粒度一般为0.6μπι 3μπι)而言，目前主要采用单独添加低含量(一般低于0.5wt.%)的TaC、NbC或(Ta，Nb)C固溶体或再添加Cr3C2作为晶粒长大抑制剂，如目前市场广泛使用的涂层硬质合金数控刀片都是以这些体系为基体。在烧结过程中，TaC, NbC或(Ta，Nb) C固溶体相会形成聚集，而Cr3C2作为晶粒长大抑制剂时对TaC、NbC或(Ta，Nb)C固溶体相的聚集几乎不产生影响。能谱分析结果显示，在TaC、NbC或(Ta，Nb) C固溶体聚集区域无Co。因此，TaC、NbC或(Ta，Nb) C固溶体聚集会造成Co相分布不均及硬质相局部聚集，在受外载时极易引起局部应力集中而影响刀片的使用性能。
在烧结过程中，TaC、NbC或(Ta，Nb) C固溶体通过溶解-析出过程长大。当TaC、NbC或(Ta，Nb) C固溶体的添加量超过在其合金成分体系中的Co相的饱和固溶度时，烧结过程中TaC、NbC*(Ta，Nb) C固溶体呈点状弥散分布。但是，当TaC、NbC或(Ta，Nb) C固溶体的添加量增多时，其切削性能显著降低。
US8211358B2号美国专利文献公开了一种采用含W的复式碳化物(Me、W)C并通过控制碳化物成分进行正常烧结从而获得细化的含Ta或Nb的固溶体相。其中，Me为T1、Ta、Nb、Zr、Hf和V中的一种或多种金属元素的组合。但是，采用该复式碳化物并控制其中金属元素的含量一方面会显著增加原料成本，另一方面，T1、Zr、Hf和V等元素的加入会显著改变合金成分，从而对性能会产生一些不利影响。
目前，在不改变合金成分的基础上消除此类合金中TaC、NbC或(Ta，Nb) C固溶体聚集的文献还未见报道。发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种在不改变现有硬质合金成分的基础上，实现Ta/Nb固溶体弥散分布的细颗粒WC-Co硬质合金，还提供一种简单方便、效果显著、能抑制Ta/Nb固溶体聚集的WC-Co硬质合金的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种Ta/Nb固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金，包括WC硬质相、金属Co粘结相、Ta/Nb固溶体相，所述金属Co粘结相在所述WC-Co硬质合金中的质量分数为a:3%彡a彡15% ;所述Ta/Nb固溶体相包括TaC固溶体、NbC固溶体或(Ta，Nb) C固溶体中的至少一种，且满足，0.004 (/mCo ( 0.083
(优选0.004 ( (mTa+mNb) /mCo ( 0.065,在该优选的条件下，Ta/Nb固溶体在WC-Co硬质合金中更容易呈点状弥散分布)，其中，mTa为Ta元素的总质量，mNb为Nb元素的总质量,m。。为Co元素的总质量；Ta/Nb固溶体在WC-Co硬质合金中呈点状弥散分布，其点状区域面积的等效圆直径(表示与该点状区域面积相等的圆的直径，也可视为是Ta/Nb固溶体的粒径)不超过WC平均粒度的3倍。上述的WC-Co硬质合金中，WC硬质相中WC的平均粒度优选0.6 μ m 5 μ m，更优选 0.8ym 2ym。上述的WC-Co硬质合金中，还优选包含有Cr3C2相，所述Cr3C2相在所述WC-Co硬质合金中的含量彡0.2Xa。作为一个总的技术构思，本发明还提供了上述Ta/Nb固溶体弥散分布的WC-C0硬质合金的制备方法，包括以下步骤:
将WC粉、金属Co及Ta/Nb碳化物按照上述质量分数进行混合，将所得混合粉末球磨，球磨完成后所得料浆经干燥、造粒和压制，得半成品；将半成品先烧结升温，然后在真空条件下烧结保温，再经过从最高 烧结温度(即烧结保温的温度)冷却到室温，其中至少在1380 V 1280 V区间采用快速冷却(其他温度区间也可采用快速冷却方式，但一般采用随炉冷却即可)，得到Ta/Nb固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金。上述的方法中，优选的，所述半成品先烧结升温至1410°C 1450°C，然后保持此温度并在真空条件下烧结保温30min 90min,优选50min 70min。上述的方法中，优选的，所述冷却阶段中，所述快速冷却的起始阶段开始通入Ar气，通入Ar气后的总压力控制为50KPa 500Kpa (更优选60KPa lOOKPa)，至少在1380°C 1280°C区间的快速冷却阶段，其冷却速度控制为15°C /min 100°C /min (更优选为 30°C /min 70°C /min)。上述的方法中，所述混合粉末中还优选添加有Cr3C2粉末。上述采用的方法是在不需要改变合金化学成分的基础上通过至少在1380°C 1280°C的冷却阶段采用快速冷却以达到增加液相过冷度的方法来实现的。当在最高烧结温度下添加的TaC、NbC*(Ta，Nb)C固溶体全部溶解到Co相时，在冷却过程中，Ta/Nb固溶体相从液相Co中通过自发形核析出。常规烧结时，由于冷却速度慢，液相过冷度小，导致形核慢、临界形核尺寸变大且形核少，使得容易出现Ta/Nb固溶体聚集。但在1380°C 1280°C的冷却阶段采用快速冷却来增大液相过冷度时，随过冷度增大，形核速率增加、临界形核尺寸减小且形核多，因此，可以有效减弱和消除Ta/Nb固溶体相聚集。与现有技术相比，本发明的优点在于:
(I)本发明的WC-C0硬质合金中，在未改变合金组元及不显著增加固溶体相含量的前提下，有效地消除了 TaC、NbC或(Ta，Nb) C固溶体的聚集现象，实现了 TaC、NbC或(Ta，Nb)C固溶体在WC-Co硬质合金中的弥散分布，提高了硬质合金组织结构的均匀性，在几乎不影响合金强度的同时提高了合金硬度。(2)本发明的制备方法简单方便、效果显著，所采用的烧结升温和烧结保温步骤与常规烧结方法相同，不同的是在烧结冷却降温的1380°C 1280°C阶段采用了通入Ar气快速冷却的方式，使得WC-Co硬质合金显微组织中TaC、NbC或(Ta，Nb) C固溶体聚集形貌得到了极大改善，实现了 TaC、NbC或(Ta，Nb) C固溶体的弥散分布。
图1为本发明实施例1的方法制得的含(Ta，Nb) C固溶体的WC-Co硬质合金内部显微组织照片。
图2为本发明实施例2的方法制得的含TaC固溶体的WC-Co硬质合金内部显微组织照片。
图3为本发明实施例2中对比试验的方法制得的含TaC固溶体的WC-Co硬质合金内部显微组织照片。
图4为本发明实施例3的方法制得的含(Ta，Nb) C固溶体的WC-Co硬质合金内部显微组织照片。
图5为本发明实施例3中对比试验的方法制得的含(Ta，Nb) C固溶体的WC-Co硬质合金内部显微组织 照片。
图6为本发明实施例4的方法制得的含(Ta，Nb) C固溶体的WC-Co硬质合金内部显微组织照片。
图7为本发明实施例4中对比试验的方法制得的含(Ta，Nb) C固溶体的WC-Co硬质合金内部显微组织照片。
图例说明: Signal A = RBSD表示图片是采用背散射模式拍摄的； Mag = 5.0OKX或Mag = 3.0OKX表示图片放大倍数，其分别表示图片放大5000倍和放大3000倍。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
实施例1: 一种本发明的(Ta，Nb) C固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金，包括WC-Co硬质相、金属Co粘结相和(Ta，Nb) C固溶体相，其中，金属Co粘结相的含量为5.2wt.% (如无特别说明，均以质量分数计，后述实施例同此说明)，(Ta, Nb) C固溶体相的含量为0.3wt.%，(mTa+mNb)/mCo=0.056，其中，mTa为Ta元素的总质量，ι%为Nb元素的总质量，mCo为Co元素的总质量，WC硬质相的含量为94.5wt.%，WC硬质相中WC的平均粒度为0.8 μ m。(Ta，Nb) C固溶体在WC-Co硬质合金中呈点状弥散分布，(Ta，Nb) C固溶体的粒径(即其点状区域面积的等效圆直径)小于2 μ m。
一种上述本发明的(Ta，Nb)C固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金的制备方法，包括以下步骤: (I)原料混合:将WC硬质相、金属Co粘结相和(Ta，Nb)C固溶体相进行混合，得混合粉末，其中，金属Co粘结相的含量为5.2wt.%，(Ta，Nb) C固溶体相的含量为0.3wt.%，WC硬质相的含量为94.5wt.%，WC硬质相中WC的平均粒度为0.8 μ m ;(2)半成品的制备:将步骤(I)配制的混合粉末与酒精按照420ml酒精/Ikg混合粉末的比例加入滚筒式球磨机中进行球磨,采用硬质合金磨球,球料比为5: 1，球磨时间为65h，球磨完成后将所得料浆干燥、造粒(过60目筛)，然后压制成半成品；
(3)烧结:将上述半成品经过烧结升温达到1440°C，然后保持此温度并在真空条件下进行烧结保温50min。在冷却阶段中，在1440°C 1410°C采用随炉冷却；在温度降到1410°C时即通入75KPa的Ar气，快速冷却至1200°C，其中，温度在1410°C 1200°C时的冷却速度为500C /min。温度低于1200°C随炉冷却至室温。如图1所示，得到(Ta，Nb) C固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金，(Ta，Nb) C固溶体的粒径小于2 μ m。实施例2:
一种本发明的TaC固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金，包括WC-Co硬质相、金属Co粘结相、TaC固溶体相及Cr3C2相，其中，金属Co粘结相的含量为IOwt.%, TaC固溶体相的含量为0.5wt.%,mTa/mCo=0.047,其中，mTa为Ta元素的总质量,m。。为Co元素的总质量,Cr3C2相的含量为0.4wt.%, WC硬质相的含量为89.1wt.%, WC硬质相中WC的平均粒度为0.8 μ m。TaC固溶体在WC-Co硬质合金中呈点状弥散分布，TaC固溶体的粒径(即其点状区域面积的等效圆直径)不超过2 μ m。一种上述本发明的TaC固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金的制备方法，包括以下步骤:
(O原料混合:将WC硬质相、金属Co粘结相和TaC固溶体相进行混合，得混合粉末，其中，金属Co粘结相的含量为IOwt.%，TaC固溶体相的含量为0.5wt.%，Cr3C2相的含量为0.4wt.%，WC硬质相的含量为89.1wt.%，WC硬质相中WC的平均粒度为0.8 μ m ；
(2)半成品的制备:将步骤(I)配制的混合粉末与酒精按照420ml酒精/Ikg混合粉末的比例加入滚筒式球磨机中进行球磨,采用硬质合金磨球,球料比为5: 1，球磨时间为45h，球磨完成后将所得料浆干燥、造粒(过60目筛)，然后压制成半成品；
(3)烧结:将上述半成品经过烧结升温达到1420°C，然后保持此温度并在真空条件下进行烧结保温60min。在冷却阶段中，在1420°C 1410°C采用随炉冷却；在温度降到1410°C时即通入60KPa的Ar气，快速冷却至室温，其中，温度在1410°C 1200°C时的冷却速度为350C /min。如图2所示，得到TaC固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金，TaC固溶体的粒径不超过2 μ m。经测试:本发明的TaC固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金的抗弯强度为3220MPa，硬度 HV30 为 1680，断裂韧性 Kic 为 10.56MPa.m1/2。对比试验:重复上述WC-Co硬质合金的制备步骤(I)和(2)，得到半成品，将该半成品经过与上述制备步骤(3)中相同的工艺烧结升温达到1420°C，然后保持此温度并在真空条件下进行烧结保温60min，烧结保温完成后进入烧结冷却阶段，但是，在该烧结冷却阶段采用的是常规的随炉真空冷却降至室温，得到含TaC固溶体的WC-Co硬质合金。如图3所示，该方法得到的TaC固溶体在WC-Co硬质合金中呈聚集分布，局部粒径大于10 μ m，其抗弯强度为 2800MPa，硬度 HV30 为 1610，断裂韧性 Kic 为 10.35MPa.m1/2。由以上对比说 明，本发明的硬质合金中TaC相明显细化和分散，且性能优于常规制备合金。实施例3:一种本发明的(Ta，Nb) C固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金，包括WC-Co硬质相、金属Co粘结相和(Ta，Nb) C固溶体相，其中，金属Co粘结相的含量为6.5wt.%，(Ta，Nb) C固溶体相的含量为0.4wt.%, (ι Τ3+πι^) /mCo=0.056,其中，mTa为Ta元素的总质量,1%为Nb元素的总质量，mCo为Co元素的总质量，WC硬质相的含量为93.1wt.%，WC硬质相中WC的平均粒度Slum。(Ta, Nb) C固溶体相在WC-Co硬质合金中呈弥散分布，(Ta，Nb) C固溶体的粒径(即其点状区域面积的等效圆直径)小于2 μ m。
一种上述本发明的(Ta，Nb)C固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金的制备方法，包括以下步骤: (1)原料混合:将WC硬质相、金属Co粘结相和(Ta，Nb)C固溶体相进行混合，得混合粉末，其中，金属Co粘结相的含量为6.5wt.%，(Ta，Nb) C固溶体相的含量为0.4wt.%，WC硬质相的含量为93.1wt.%，WC硬质相中WC的平均粒度为I μ m ; (2)半成品的制备:将步骤(I)配制的混合粉末与酒精按照420ml酒精/Ikg混合粉末的比例加入滚筒式球磨机中进行球磨,采用硬质合金磨球,球料比为5: 1，球磨时间为35h，球磨完成后将所得料浆干燥、造粒(过60目筛)，然后压制成半成品； (3)烧结:将上述半成品经过烧结升温达到1440°C，然后保持此温度并在真空条件下进行烧结保温70min。在冷却阶段中，在1440°C 1430°C采用随炉冷却；在温度降到1430°C时即通入80KPa的Ar气，快速冷却至1200°C，其中，温度在1430°C 1200°C时的冷却速度为50°C /min。温度低于1200°C随炉冷却至室温。如图4所示，得到(Ta，Nb)C固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金，(Ta，Nb) C固溶体的粒径小于2 μ m。
经测试:本发明的(Ta，Nb) C固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金的抗弯强度为2460MPa,硬度 HV30 为 1790，断裂韧性 Kic 为 9.46MPa.m1/2。
对比试验:重复上述WC-Co硬质合金的制备步骤(I)和(2)，得到半成品，将该半成品经过与上述制备步骤(3)中相同的工艺烧结升温达到1440°C，然后保持此温度并在真空条件下进行烧结保温70min，烧结保温完成后进入烧结冷却阶段，但是，在该烧结冷却阶段采用的是常规的随炉真空冷却降至室温，得到含(Ta，Nb) C固溶体的WC-Co硬质合金。如图5所示，该方法得到的(Ta，Nb) C固溶体在WC-Co硬质合金中呈聚集分布，局部粒径大于5 μ m，其抗弯强度为2390MPa，硬度HV30为1730，断裂韧性Kic为9.3IMPa.m1/2。
实施例4: 一种本发明的(Ta，Nb) C固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金，包括WC-Co硬质相、金属Co粘结相和(Ta，Nb)C固溶体相，其中，金属Co粘结相的含量为5.5wt.%, (Ta7Nb)C固溶体相的含量为0.48wt.%, (mTa+mNb) /mCo=0.079,其中，mTa为Ta元素的总质量，ι%为Nb元素的总质量，mc。为Co元素的总质量，Cr3C2相的含量为0.2wt.%，WC硬质相的含量为93.82wt.%，WC硬质相中WC的平均粒度为2 μ m。(Ta，Nb)C固溶体相在WC-Co硬质合金中呈弥散分布，(Ta，Nb) C固溶体的粒径(即其点状区域面积的等效圆直径)小于3 μ m。
一种上述本发明的(Ta，Nb)C固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金的制备方法，包括以下步骤: (I)原料混合:将WC硬质相、 金属Co粘结相和(Ta，Nb)C固溶体相进行混合，得混合粉末，其中，金属Co粘结相的含量为5.5wt.%，(Ta，Nb) C固溶体相的含量为0.48wt.%，Cr3C2相的含量为0.2wt.%，WC硬质相的含量为93.82wt.%，WC硬质相中WC的平均粒度为2 μ m ;(2)半成品的制备:将步骤(I)配制的混合粉末与酒精按照420ml酒精/Ikg混合粉末的比例加入滚筒式球磨机中进行球磨,采用硬质合金磨球,球料比为5: 1，球磨时间为60h，球磨完成后将所得料浆干燥、造粒(过60目筛)，然后压制成半成品； (3)烧结:将上述半成品经过常规的烧结升温达到1450°C，然后保持此温度并在真空条件下进行烧结保温60min。在冷却阶段中，在1450°C 1410°C采用随炉冷却；在温度降到1410°C时即通入IOOKPa的Ar气，快速冷却至1200°C，其中，温度在1410°C 1200°C时的冷却速度为70°C /min。温度低于1200°C随炉冷却至室温。如图6所示，得到(Ta，Nb)C固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金，(Ta，Nb) C固溶体的粒径小于3 μ m。
经测试:本发明的(Ta，Nb) C固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金的抗弯强度为2390MPa，硬度 HV30 为 1795，断裂韧性 Kic 为 9.73MPa.m1/2。
对比试验:重复上述WC-Co硬质合金的制备步骤(I)和(2)，得到半成品，将该半成品经过与上述制备步骤(3)中相同的工艺烧结升温达到1450°C，然后保持此温度保温60min，在烧结冷却阶段采用常规的随炉冷却至室温，完成烧结工艺，得到含(Ta，Nb) C固溶体的WC-Co硬质合金。如图7所示，该方法得到的(Ta，Nb)C固溶体在WC-Co硬质合金中呈聚集分布，局部粒径大于7 μ m，其抗弯强度为2330MPa，硬度HV30为1721，断裂韧性KrcS9.67MPa.m1/2。
实施例5: 一种本发明的NbC固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金，包括WC-Co硬质相、金属Co粘结相和NbC固溶体相，其中，金属Co粘结相的含量为12wt.%，NbC固溶体相的含量为0.6wt.%，mNb/mco=°.0447，其中，mNb为Nb元素的总质量，mCo为Co元素的总质量，Cr3C2相的含量为1.3wt.%，WC硬质相的含量为86.lwt.%，WC硬质相中WC的平均粒度为2 μ m。NbC固溶体相在WC-Co硬质合金中呈弥散分布，NbC固溶体的粒径(即其点状区域面积的等效圆直径)小于 3 μ m0
一种上述本发明的NbC固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金的制备方法，包括以下步骤: (O原料混合:将WC硬质相、金 属Co粘结相和NbC固溶体相进行混合，得混合粉末，其中，金属Co粘结相的含量为12wt.%，NbC固溶体相的含量为0.6wt.%，Cr3C2相的含量为1.3wt.%，WC硬质相的含量为86.1wt.%，WC硬质相中WC的平均粒度为2 μ m ; (2)半成品的制备:将步骤(I)配制的混合粉末与酒精按照420ml酒精/Ikg混合粉末的比例加入滚筒式球磨机中进行球磨,采用硬质合金磨球,球料比为5: 1，球磨时间为50h，球磨完成后将所得料浆干燥、造粒(过60目筛)，然后压制成半成品； (3)烧结:将上述半成品经过常规的烧结升温达到1440°C，然后保持此温度并在真空条件下进行烧结保温60min。在冷却阶段中，在1440°C 1410°C采用随炉冷却；在温度降到1410°C时即通入IOOKPa的Ar气，快速冷却至1200°C，其中，温度在1410°C 1200°C时的冷却速度为70°C /min。温度低于1200°C随炉冷却至室温，得到NbC固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金，NbC固溶体的粒径小于3 μ m。
经测试:本发明的NbC固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金的抗弯强度为3360MPa，硬度 HV30 为 1611，断裂韧性 Kic 为 11.87MPa.m1/2。
实施例6:一种本发明的NbC固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金，包括WC-Co硬质相、金属Co粘结相和NbC固溶体相，其中，金属Co粘结相的含量为8wt.%,NbC固溶体相的含量为0.2wt.%，mNb/mco=°.0223，其中，mNb为Nb元素的总质量，mCo为Co元素的总质量，Cr3C2相的含量为
0.3wt.%, WC硬质相的含量为91.5wt.%, WC硬质相中WC的平均粒度为I μ m。NbC固溶体相在WC-Co硬质合金中呈弥散分布，NbC固溶体的粒径(即其点状区域面积的等效圆直径)小于 3 μ m0—种上述本发明的NbC固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金的制备方法，包括以下步骤:
(O原料混合:将WC硬质相、金属Co粘结相和NbC固溶体相进行混合，得混合粉末，其中，金属Co粘结相的含量为8wt.%，NbC固溶体相的含量为0.2wt.%，Cr3C2相的含量为0.3wt.%，WC硬质相的含量为91.5wt.%，WC硬质相中WC的平均粒度为I μ m ;
(2)半成品的制备:将步骤(I)配制的混合粉末与酒精按照400ml酒精/Ikg混合粉末的比例加入滚筒式球磨机中进行球磨,采用硬质合金磨球,球料比为5: 1，球磨时间为50h，球磨完成后将所得料浆干燥、造粒(过60目筛)，然后压制成半成品；
(3)烧结:将上述半成品经过常规的烧结升温达到1430°C，然后保持此温度并在真空条件下进行烧结保温50min。在冷却阶段中，在1430°C 1410°C采用随炉冷却；在温度降到1410°C时即通入80KPa的Ar气，快速冷却至1200°C，其中，温度在1410°C 1200°C时的冷却速度为50°C /min。温度低于1200°C随炉冷却至室温，得到NbC固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金，NbC固溶体的粒径小于3 μ m。经测试:本发明的NbC固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金的抗弯强度为3030MPa，硬度 HV30 为 1661，断裂韧性 Kic 为 10.27MPa.m1/2。以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种Ta/Nb固溶体弥散分布的WC-C0硬质合金，包括WC硬质相、金属Co粘结相、Ta/Nb固溶体相，其特征在于:所述金属Co粘结相在所述WC-Co硬质合金中的质量分数为a:3%≤a≤15% ;所述Ta/Nb固溶体相包括TaC固溶体、NbC固溶体或(Ta，Nb) C固溶体中的至少一种，且满足，0.004 ≤(mIa+mNb)/mCo≤0.083，其中，mTa为Ta元素的总质量，mNb为Nb元素的总质量，m。。为Co元素的总质量；Ta/Nb固溶体在WC-Co硬质合金中呈点状弥散分布，其点状区域面积的等效圆直径不超过WC平均粒度的3倍。
2.根据权利要求1所述的Ta/Nb固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金，其特征在于:0.004 ≤ (mTa+mNb) /mCo ≤ 0.065。
3.根据权利要求1所述的Ta/Nb固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金，其特征在于:所述WC硬质相中WC的平均粒度为0.6 μ m 5 μ m。
4.根据权利要求1、2或3所述的Ta/Nb固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金，其特征在于:所述WC-Co硬质合金中还包含有Cr3C2相，所述Cr3C2相在所述WC-Co硬质合金中的含量< 0.2Xa。
5.一种如权利要求1 3中任一项所述的Ta/Nb固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金的制备方法，包括以下步骤: 将WC粉、金属Co及Ta/Nb碳化物按照所述质量分数进行混合，将所得混合粉末球磨，球磨完成后所得料浆经干燥、造粒和压制，得半成品；将半成品先烧结升温，然后在真空条件下烧结保温，再经过从最高烧结温度冷却到室温，其中至少在1380°C 1280°C区间采用快速冷却，得到Ta/Nb固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金。
6.根据权利要求5所述的Ta/Nb固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金的制备方法，其特征在于:所述半成品先烧结升温至1410°C 1450°C，然后保持此温度并在真空条件下烧结保温 30min 90min。
7.根据权利要求5所述的Ta/Nb固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金的制备方法，其特征在于:在所述快速冷却的起始阶段开始通入Ar气，通入Ar气后的总压力控制为50KPa 500KPa，至少在1380°C 1280°C区间的快速冷却阶段，其冷却速度控制为15°C /min 100°C /min。
8.根据权利要求7所述的Ta/Nb固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金的制备方法，其特征在于:所述快速冷却阶段的冷却速度为30°C /min 70°C /min。
9.根据权利要求5 8任一项所述的Ta/Nb固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金的制备方法，其特征在于:所述混合粉末中还添加有Cr3C2粉末。
全文摘要
本发明公开了一种Ta/Nb固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金及其制备方法。该硬质合金包括WC硬质相、金属Co粘结相、Ta/Nb固溶体相，金属Co粘结相的质量分数为a3%≤a≤15%；Ta/Nb固溶体相包括TaC固溶体、NbC固溶体或(Ta，Nb)C固溶体中的至少一种，且0.004≤(mTa+mNb)/mCo≤0.083；Ta/Nb固溶体在WC-Co硬质合金中呈点状弥散分布。该硬质合金的制备方法包括制备半成品和半成品的烧结升温、烧结保温及烧结冷却。本发明在不改变合金成分的基础上实现了TaC、NbC或(Ta，Nb)C固溶体的弥散分布，提高了合金组织结构均匀性和合金性能。
文档编号C22C1/05GK103173672SQ201310094298
公开日2013年6月26日 申请日期2013年3月22日 优先权日2013年3月22日
发明者瞿峻, 黄文亮, 谢文, 温光华, 陈响明 申请人:株洲钻石切削刀具股份有限公司