本技术涉及一种以Ti(C,N)强化高熵合金作为粘结相的超粗晶硬质合金及其制造方法,属于硬质合金制造技术领域。该合金的主要原料质量百分比为:硬质相WC占70%。
背景技术
硬质合金是一种以难熔金属化合物(WC,TiC,TaC,NbC等)为硬质相,以过渡族金属(Fe,Co,Ni)为粘结相,通过粉末烧结方法制备的一种合金材料。硬质合金具有较高的强度和硬度,耐磨性较好等优点,主要被用来制作刀具,广泛应用在切削加工领域。
其中,超粗晶硬质合金在极端工况和连续作业条件下表现出优异的耐磨性、抗热疲劳和抗冲击等性能,被广泛应用于矿山机械、轧钢轧辊和硬质合金冲压模具等领域。Co是目前应用最广泛的硬质合金粘结相,和Fe、Ni相比Co对WC基硬质合金具有良好的润湿性和液相烧结溶解度,因而能快速促进WC基硬质合金的致密化。近年来国内外学者研究发现,Co存在一定的辐射,在生产过程中对人体健康具有一定的伤害,同时Co作为国家战略性资源,价格昂贵。所以,目前急需一种能够替代Co作为粘结相制备超粗晶硬质合金的材料。
高熵合金自被提出以来就一直受到广大学者的青睐,其最初的定义为由五种及以上元素构成,每种元素的含量在5%-35%之间,具有简单的固溶体结构,如面心立方结构(FCC)、体心立方结构(BCC)。例如,专利公开号CN 111286664A公开了一种以高熵合金为粘结相的超细碳化钨硬质合金及其制备方法,此种高熵合金为Co、Cr、Ni、Cu、Fe五组元高熵合金,高熵合金的的质量百分占总体系的5~30wt.%,余量为WC。首先,制备纳米五组元高熵合金粉末,并细化WC粉末;其次,将纳米五组元高熵合金粉末与纳米WC按不同质量比在球磨机中混料;把混合均匀后的粉料进行预压;将预压件进行退火处理。最后,进行真空热压烧结,烧结压力为40~50MPa,烧结温度为1200~1400℃。然后降温卸压,制得超细碳化钨硬质合金。烧结后将硬质合金烧结体进行退火处理。相比传统合金,高熵合金具有热力学上的高熵效应、动力学上的缓慢扩散效应、结构上的晶格畸变效应、性能上的“鸡尾酒”效应和组织上的高稳定效应等五大效应促使其形成单一的固溶体结构,进而表现出优异的性能,如高硬度、耐腐蚀、耐氧化等高温性能。但是,仅通过调控粘结相高熵合金仍难以满足地矿采掘刀具和硬质合金冲压模具的加工制造,因此,迫切需要寻找一种进一步提高硬质合金硬度和韧性的方法。
实现思路