本发明属于合金材料技术领域，具体涉及一种b4c增韧wc复合材料及其制备方法。
背景技术：
wc-co硬质合金，是一种常见的、重要的硬质合金种类(yg系列)，广泛地应用于现代刀具材料、耐磨、耐腐蚀和耐高温材料领域，有现代工业的牙齿之称。纯wc材料很难烧结致密，即使烧结致密，烧结温度也往往在2000℃以上，如此高的烧结温度对设备本身也是一种损害，并且烧结后断裂韧性只有～4mpa·m1/2。co作为wc烧结时的一种粘结相，对wc有非常好的润湿性，同时能使wc烧结温度降低到～1400℃，烧结时co成为液相，大大增加wc颗粒扩散速率，使烧结致密，烧结后碳化钨复合材料通常断裂韧性在～12mpa·m1/2。然而，co资源的在世界的分布十分不均衡，中国的co资源极其匮乏，严重依赖进口，使得co原料的供应也存在很多不稳定因素。同时co作为一种粘结剂，降低了wc材料的硬度，耐腐蚀性和耐高温性，限制了wc材料在某些极端服役环境下的应用。因此，寻找一种常见的来源广泛的非粘结相的材料来替代co，摆脱对国外的依赖，同时提高wc类硬质合金的硬度和高温性能就显得非常重要。
目前在对无粘结相wc材料的研究中，常采用两种手段来提高其断裂韧性。一是通过晶粒细化的方式，能够同时起到改善硬度和断裂韧性的效果；二是添加陶瓷相颗粒/纤维，或者陶瓷相的相变来改善其断裂韧性。目前自然界中三种最硬的材料，分别为金刚石，立方氮化硼和碳化硼。其中，后两者由于合成的便利性常用于取代金刚石做为刀具磨具材料。cbn(立方氮化硼)是一种高硬度的类金刚石材料，常用于制造刀具和磨料。但其晶系为立方晶系，wc为六方晶系，由于其微观结合性的限制，其对性能的提升是有限的。
技术实现要素：
为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种b4c增韧wc复合材料。
本发明的另一目的在于提供上述b4c增韧wc复合材料的制备方法。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种b4c增韧wc复合材料，由99.75～99.99wt.％的wc，0.01～0.25wt.％的b4c以及不可避免的微量杂质组成。
上述b4c增韧wc复合材料的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)将wc粉体、b4c和有机溶剂置于球磨机中进行湿式球磨，制得球磨浆料；
(2)将球磨浆料干燥除去溶剂后过筛，获得颗粒尺寸≤300μm的复合粉末；
(3)将复合粉末置于模具中烧结固化成形，得到无粘结相的b4c增韧wc复合材料。
优选地，步骤(1)中所述的有机溶剂为乙醇。
优选地，步骤(2)中所述的干燥是指干燥至溶剂残余质量≤1％。
优选地，步骤(3)中所述的烧结是指采用放电等离子烧结技术进行烧结，具体烧结条件如下：
烧结电流类型为直流脉冲电流；
烧结压力：30～50mpa；
烧结气氛：低真空≤6pa；
升温速率：50～300℃/min；
烧结温度：1650～1850℃；
保温时间：0～10min。
本发明的复合材料及制备方法具有如下优点及有益效果：
(1)本发明采用b4c对wc进行增韧，b4c所属晶系为六方晶系，与wc属同一晶系，细小的wc晶粒和b4c的颗粒增韧机制有助于提高基体材料韧性，同时保持基体材料本身的高硬度；
(2)本发明制备的wc复合材料是一种由b4c增韧的不含有任何金属粘结相的wc复合材料，它具有很高的硬度、耐磨性、抗氧化性能以及较好的韧性，适合作为刀具材料或者模具材料；
(3)本发明制备的wc复合材料不含有co，与传统wc-co硬质合金相比，它不仅可以降低成本，还可以节约稀缺而且具战略性的co资源，更为重要的是，本发明所使用的b4c已经较好的商业化，来源广泛。
附图说明
图1为实施例1所得b4c增韧wc复合材料的xrd谱图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例的一种b4c增韧wc复合材料，通过如下方法制备得到：
(1)将99.9gwc(0.2μm，纯度>99.9％，徐州捷创新材料科技有限公司)，0.1gb4c(0.05μm，纯度>99.9％，上海超威纳米科技有限公司)，倒入250ml硬质合金罐中，再加入乙醇作为溶剂(所得混合浆料的体积不超过球磨罐容积的2/3)，得到混合浆料；将装有混合浆料的球磨罐置于行星式球磨机上进行湿式球磨(转速180r/min，球磨时间为30h)，得到球磨浆料；
(2)将球磨浆料置于真空干燥箱中干燥至溶剂残余量≤1％，取出烘干后的粉末碾碎、过筛，获得颗粒尺寸≤300μm的复合粉末；
(3)取28g复合粉末装进内径
本实施例所得b4c增韧wc复合材料经阿基米德法测量计算其相对密度为98.1％；采用维氏硬度计并设定载荷10kg力测试硬度，硬度为hv1026.07gpa；根据维氏硬度压痕，采用压痕法计算得到断裂韧性9.1mpa·m1/2。
本实施例所得b4c增韧wc复合材料的xrd谱图如图1所示，图中所出现衍射峰均为wc相。
实施例2
本实施例的一种b4c增韧wc复合材料，通过如下方法制备得到：
步骤(1)～(2)与实施例1相同；
(3)取28g复合粉末装进内径
本实施例所得b4c增韧wc复合材料经测量计算其相对密度为98.9％，硬度为hv1026.5gpa，断裂韧性8.2mpa·m1/2。
实施例3
本实施例的一种b4c增韧wc复合材料，通过如下方法制备得到：
步骤(1)～(2)与实施例1相同；
(3)取28g复合粉末装进内径
本实施例所得b4c增韧wc复合材料经测量计算其相对密度为98.5％，硬度为hv1026.4gpa，断裂韧性7.66mpa·m1/2。
实施例4
本实施例的一种b4c增韧wc复合材料，通过如下方法制备得到：
步骤(1)～(2)与实施例1相同；
(3)取28g复合粉末装进内径
本实施例所得b4c增韧wc复合材料经测量计算其相对密度为98.7％，硬度为hv1025.2gpa，断裂韧性7.9mpa·m1/2。
实施例5
本实施例的一种b4c增韧wc复合材料，通过如下方法制备得到：
步骤(1)～(2)与实施例1相同；
(3)取28g复合粉末装进内径
本实施例所得b4c增韧wc复合材料经测量计算其相对密度为98.5％，硬度为hv1026.2gpa，断裂韧性8.74mpa·m1/2。
实施例6
本实施例的一种b4c增韧wc复合材料，通过如下方法制备得到：
步骤(1)～(2)与实施例1相同；
(3)取28g复合粉末装进内径
本实施例所得b4c增韧wc复合材料经测量计算其相对密度为98.2％，硬度为hv1025.3gpa，断裂韧性7.86mpa·m1/2。
实施例7
本实施例的一种b4c增韧wc复合材料，通过如下方法制备得到：
步骤(1)～(2)与实施例1相同；
(3)取28g复合粉末装进内径
本实施例所得b4c增韧wc复合材料经测量计算其相对密度为98.8％，硬度为hv1025.4gpa，断裂韧性7.92mpa·m1/2。
实施例8
本实施例的一种b4c增韧wc复合材料，通过如下方法制备得到：
(1)将99.99gwc(0.2μm，纯度>99.9％，徐州捷创新材料科技有限公司)，0.01gb4c(0.1μm，纯度>99.9％，上海超威纳米科技有限公司)，倒入250ml硬质合金罐中，再加入乙醇作为溶剂(所得混合浆料的体积不超过球磨罐容积的2/3)，得到混合浆料；将装有混合浆料的球磨罐置于行星式球磨机上进行湿式球磨(转速180r/min，球磨时间为30h)，得到球磨浆料；
步骤(2)～(3)与实施例1相同。
本实施例所得b4c增韧wc复合材料经测量计算其相对密度为98.9％，硬度为hv1024.8gpa，断裂韧性7.5mpa·m1/2。
实施例9
本实施例的一种b4c增韧wc复合材料，通过如下方法制备得到：
(1)将99.75gwc(0.2μm，纯度>99.9％，徐州捷创新材料科技有限公司)，0.25gb4c(0.1μm，纯度>99.9％，上海超威纳米科技有限公司)，倒入250ml硬质合金罐中，再加入乙醇作为溶剂(所得混合浆料的体积不超过球磨罐容积的2/3)，得到混合浆料；将装有混合浆料的球磨罐置于行星式球磨机上进行湿式球磨(转速180r/min，球磨时间为30h)，得到球磨浆料；
步骤(2)～(3)与实施例1相同。
本实施例所得b4c增韧wc复合材料经测量计算其相对密度为98.1％，硬度为hv1025.5gpa，断裂韧性8.56mpa·m1/2。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。