[go: up one dir, main page]

CN103205589B - 一种以Ni-Al金属间化合物为粘结相的硬质合金及其制备方法 - Google Patents

一种以Ni-Al金属间化合物为粘结相的硬质合金及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103205589B
CN103205589B CN201310147055.0A CN201310147055A CN103205589B CN 103205589 B CN103205589 B CN 103205589B CN 201310147055 A CN201310147055 A CN 201310147055A CN 103205589 B CN103205589 B CN 103205589B
Authority
CN
China
Prior art keywords
binder phase
intermetallic compound
wimet
powder
phase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201310147055.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103205589A (zh
Inventor
陆必志
龙坚战
张忠健
徐涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhuzhou Cemented Carbide Group Co Ltd
Original Assignee
Zhuzhou Cemented Carbide Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhuzhou Cemented Carbide Group Co Ltd filed Critical Zhuzhou Cemented Carbide Group Co Ltd
Priority to CN201310147055.0A priority Critical patent/CN103205589B/zh
Publication of CN103205589A publication Critical patent/CN103205589A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103205589B publication Critical patent/CN103205589B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明公开了一种以Ni-Al金属间化合物为粘结相的硬质合金及制备方法,以WC-Al4W预合金粉作为前驱体,由碳化钨粉、镍粉、所述WC-Al4W预合金粉和炭黑经烧结形成以Ni-Al金属间化合物为粘结相的硬质合金,其粘结相为单一NiAl粘结相,或单一Ni3Al粘结相,或NiAl-Ni3Al联合粘结相,或Ni3Al-Ni联合粘结相。本发明的以Ni-Al金属间化合物为粘结相的硬质合金粘结相分布均匀、致密度高、合金强度高,粘结相中无氧化铝残留,避免了由于氧化铝存在而产生的脆性断裂源,提高了合金的使用性能。本发明的制备工艺简单,质量易于控制,生产成本低,有利于大规模生产。

Description

一种以Ni-Al金属间化合物为粘结相的硬质合金及其制备方法
技术领域
本发明属于碳化钨基硬质合金技术领域,具体涉及一种以Ni-Al金属间化合物为粘结相的硬质合金及其制备方法。
背景技术
目前采用金属间化合物作为硬质合金的粘结相,是提高传统硬质合金抗氧化性和高温强度的一种很有效方法,特别是采用Ni-Al金属间化合物作为硬质合金的粘结相具有明显的优越性,Ni-Al金属间化合物在抗氧化、防渗碳和耐磨方面具有优越性。尤为突出的是,在800℃以下,Ni-Al金属间化合物强度随温度升高不是连续下降,而是先随温度的升高而升高,到达一定的高温后再下降,即屈服强度在峰值温度以下具有正温度效应。由于Ni-Al金属间化合物具有较高的高温强度、蠕变抗力和高的比强度,且Ni-Al金属间化合物对WC的润湿性与钴相当。因此,以Ni-Al金属间化合物作为硬质合金粘结相,经增韧增强后,其高温性能能高于传统硬质合金。目前制备Ni-Al金属间化合物粘结相硬质合金的一般方法有。
1烧结反应法,就是在制备硬质合金的配料工序中按比例添加铝粉、碳化钨粉和镍粉,经湿磨、成型、烧结获得Ni-Al金属间化合物为粘结相的硬质合金,该方法是在合金烧结的过程中铝与镍反应生成金属间化合物。该方法的优点是工艺简单,但是主要缺点是合金烧结过程中有金属间化合物的合成反应,影响合金的收缩致密,会造成合金内部存在孔洞,特别是对于大件的合金收缩致密更难控制。同时由于铝易于氧化,铝粉原料中含有少量的氧化铝,在硬质合金制备过程中也会由于氧化形成少量氧化铝,这些氧化铝最终会残留在硬质合金中,形成硬质合金的脆性断裂源。在Ni-Al金属间化合物反应过程中,铝会发生迁移,最终造成Ni-Al金属间化合物粘结相分布不均匀。
2金属间化合物预合金化法,就是先制备Ni-Al金属间化合物预合金粉,再在制备硬质合金的配料工序加入预合金粉和碳化钨粉,经湿磨、成型、烧结获得Ni-Al金属间化合物为粘结相的硬质合金。该方法在合金烧结过程中没有金属间化合物的合成反应,合金的致密性得到保证。但是仍然存在一些不足,由于制备金属间化合物预合金粉的温度较低,因此铝粉原料中存在的少量氧化铝和制备预合金粉过程形成的少量氧化铝无法被还原,这部分氧化铝同样会残留在硬质合金中,形成硬质合金的断裂源,同时在制备金属间化合物预合金粉的过程中形成团粒,造成硬质合金中粘结相分布均匀性较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以Ni-Al金属间化合物为粘结相的硬质合金及其制备方法,Ni-Al金属间化合物粘结相在合金中分布均匀,无残留氧化铝相。
本发明的以Ni-Al金属间化合物为粘结相的硬质合金的制备方法,以WC-Al4W预合金粉作为前驱体,WC-Al4W预合金粉由WC相和Al4W相组成,由碳化钨粉、镍粉、所述WC-Al4W预合金粉和炭黑经烧结形成以Ni-Al金属间化合物为粘结相的硬质合金。
上述硬质合金,其粘结相为单一NiAl粘结相,或单一Ni3Al粘结相,或NiAl-Ni3Al联合粘结相,或Ni3Al-Ni联合粘结相。
上述粘结相在硬质合金中的质量百分含量为5-30%。
以Ni-Al金属间化合物为粘结相的硬质合金的制备方法,包括以下步骤:
(1)制备WC-Al4W预合金粉;
(2)根据合金粘结相的成分比例,将所述步骤(1)制备的WC-Al4W预合金粉、碳化钨粉、镍粉和炭黑加入球磨机中,进行湿磨;
(3)将湿磨后的物料进行喷雾干燥,然后压制成压坯;
(4)将压坯置于烧结炉中在1410~1550℃条件下进行烧结,获得以Ni-Al金属间化合物为粘结相的硬质合金。
步骤(1)所述的WC-Al4W预合金粉制备过程如下:将铝粉、钨粉和炭黑置于球磨机中混合均匀,将混合粉末置于碳化炉中,在非氧化性气氛条件下,进行碳化和Al4W金属间化合物合成反应,碳化合成温度为1800℃,保温3h,碳化合成完成后经球磨、过筛,获得WC-Al4W预合金粉。
用本发明方法制备的以Ni-Al金属间化合物为粘结相的硬质合金,硬质相为WC,粘结相为单一NiAl粘结相,或单一Ni3Al粘结相,或NiAl-Ni3Al联合粘结相,或Ni3Al-Ni联合粘结相。所述粘结相在硬质合金中的质量百分含量为5-30%。
由于预合金粉制备过程中,经过了还原气氛下的高温碳化处理,因此铝粉原料中存在的少量氧化铝被还原成单质铝,这部分单质铝经反应生成金属间化合物Al4W,Al4W具有抗氧化性,因此在随后的合金制备过程中不会再生成新的氧化铝,从而避免了硬质合金中残留有氧化铝。WC-Al4W预合金粉中的Al4W金属间化合物均匀分布于WC颗粒中,而且Al4W的粒度细,因此在硬质合金烧结过程中,Al4W金属间化合物与镍反应生成相应的Ni-Al金属间化合物,不会形成孔洞,利于硬质合金的致密化,而且使硬质合金中Ni-Al金属间化合物粘结相分布均匀。
本发明克服了普通Ni-Al金属间化合物粘结相硬质合金制备方法存在的氧化铝残留、粘结相分布不均匀和合金不致密的问题。用本发明方法制备的以Ni-Al金属间化合物为粘结相的硬质合金粘结相分布均匀、致密度高、合金强度高,粘结相中无氧化铝残留,避免了由于氧化铝存在而产生的脆性断裂源,高温综合性能及高温抗氧化性能优异,提高了合金的使用性能。本发明的制备工艺简单,质量易于控制,生产成本低,有利于大规模生产。
附图说明
图1是本发明所采用制备工艺的流程图。
图2是实施例1的典型X射线衍射分析结果。
图3是实施例6的典型金相分析结果。
图4是实施例6的典型X射线衍射分析结果。
具体实施方式
本发明所用WC-Al4W预合金粉按现有方法制备,所用WC-Al4W预合金粉为Al4W金属间化合物含量为35%的WC-Al4W预合金粉,其他含量配比的WC-Al4W预合金粉也是可以的,只是为达到相同的粘结相的成分和比例所对应的碳化钨粉、镍粉和炭黑的用量会不同。
实施例一:按下述步骤制备以Ni-Al金属间化合物为粘结相的硬质合金,本发明所采用制备工艺的流程参见图1:
(1)WC-Al4W预合金粉的制备:按金属间化合物Al4W在WC-Al4W预合金粉中质量百分比为35%计算,将质量百分比为12.95%的铝粉,83.06%的钨粉和3.99%的炭黑置于球磨机中球磨混合5h。将混合后的粉末置于碳化炉中,真空或压力不高于30KPa的非氧化性气氛下,进行碳化和Al4W金属间化合物合成反应,碳化合成温度为1800℃,保温3h,非氧化性气氛下冷却后将碳化合成好的物料置于球磨机中进行干磨6h,球磨后的物料进行120目筛分处理,获得Al4W金属间化合物含量为35%的WC-Al4W预合金粉;
(2)根据合金粘结相的含量配比,将质量百分比84.24%为碳化钨粉,3.42%的镍粉,12.16%的上述WC-Al4W预合金粉和0.18%的炭黑置于球磨机中进行湿磨,湿磨介质为无水酒精,湿磨时间50h;
(3)将湿磨后的物料进行喷雾干燥,压制成型,获得合金压坯;
(4)将压坯置于烧结炉中在1550℃温度下进行低压液相烧结,烧结压力6MPa,烧结时间5h,烧结完成后获得以NiAl金属间化合物为粘结相的硬质合金,粘结相质量百分含量为5%,合金密度14.34g/cm3,硬度HRA93.3,抗弯强度1260MPa。典型X射线衍射分析(如图2)结果表明合金为WC相和NiAl相两相,WC和NiAl结晶完整。
按实施例一的方法制备实施例二-十二的WC-Al4W预合金粉和NiAl金属间化合物为粘结相的硬质合金,其不同之处在于制备硬质合金的原料配比、工艺参数和获得的硬质合金各项参数,详见表1。其中实施例6的典型金相分析结果如图3所示,典型X射线衍射分析结果如图4所示。
表1

Claims (7)

1.一种制备以Ni-Al金属间化合物为粘结相的硬质合金的方法,其特征在于以WC-Al4W预合金粉作为前驱体,WC-Al4W预合金粉由WC相和Al4W相组成,由碳化钨粉、镍粉、所述WC-Al4W预合金粉和炭黑在1410~1550℃烧结形成以Ni-Al金属间化合物为粘结相的硬质合金。
2.根据权利要求1所述的制备以Ni-Al金属间化合物为粘结相的硬质合金的方法,其特征在于所述硬质合金粘结相为单一NiAl粘结相,或单一Ni3Al粘结相,或NiAl-Ni3Al联合粘结相,或Ni3Al-Ni联合粘结相。
3.根据权利要求1或2所述的制备以Ni-Al金属间化合物为粘结相的硬质合金的方法,其特征在于所述粘结相在硬质合金中的质量百分含量为5-30%。
4.根据权利要求3所述的制备以Ni-Al金属间化合物为粘结相的硬质合金的方法,包括以下步骤:
(1)制备WC-Al4W预合金粉;
(2)根据合金粘结相的成分比例,将所述步骤(1)制备的WC-Al4W预合金粉、碳化钨粉、镍粉和炭黑加入球磨机中,进行湿磨;
(3)将湿磨后的物料进行喷雾干燥,然后压制成压坯;
(4)将压坯置于烧结炉中在1410~1550℃条件下进行烧结,获得以Ni-Al金属间化合物为粘结相的硬质合金。
5.根据权利要求4所述的制备以Ni-Al金属间化合物为粘结相的硬质合金的方法,其特征在于步骤(1)所述的WC-Al4W预合金粉制备过程如下:将铝粉、钨粉和炭黑置于球磨机中混合均匀,将混合粉末置于碳化炉中,在非氧化性气氛条件下,进行碳化和Al4W金属间化合物合成反应,碳化合成温度为1800℃,保温3h,碳化合成完成后经球磨、过筛,获得WC-Al4W预合金粉。
6.一种权利要求1或2所述方法制备的以Ni-Al金属间化合物为粘结相的硬质合金,其特征在于所述硬质合金硬质相为WC,粘结相为单一NiAl粘结相,或单一Ni3Al粘结相,或NiAl-Ni3Al联合粘结相,或Ni3Al-Ni联合粘结相。
7.根据权利要求6所述的以Ni-Al金属间化合物为粘结相的硬质合金,其特征在于所述粘结相在硬质合金中的质量百分含量为5-30%。
CN201310147055.0A 2013-04-25 2013-04-25 一种以Ni-Al金属间化合物为粘结相的硬质合金及其制备方法 Expired - Fee Related CN103205589B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310147055.0A CN103205589B (zh) 2013-04-25 2013-04-25 一种以Ni-Al金属间化合物为粘结相的硬质合金及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310147055.0A CN103205589B (zh) 2013-04-25 2013-04-25 一种以Ni-Al金属间化合物为粘结相的硬质合金及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103205589A CN103205589A (zh) 2013-07-17
CN103205589B true CN103205589B (zh) 2015-02-18

Family

ID=48752992

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310147055.0A Expired - Fee Related CN103205589B (zh) 2013-04-25 2013-04-25 一种以Ni-Al金属间化合物为粘结相的硬质合金及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103205589B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103962548A (zh) * 2014-05-12 2014-08-06 西安热工研究院有限公司 一种兼具抗磨损和空蚀损伤的涂层材料及其制备方法
CN105154707A (zh) * 2015-10-26 2015-12-16 河海大学 一种碳化钨复合材料的制备方法及其应用
CN106756599A (zh) * 2016-12-28 2017-05-31 长沙市萨普新材料有限公司 cBN‑高速钢复合材料及cBN‑高速钢复合材料的制备方法
CN109215826B (zh) * 2017-07-03 2020-04-28 江苏启迪合金有限公司 一种高强度铝导线及其制备方法
CN114787399A (zh) * 2019-12-19 2022-07-22 山特维克科洛曼特公司 具有替代性粘结剂的梯度硬质合金

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07292426A (ja) * 1994-04-22 1995-11-07 Toshiba Tungaloy Co Ltd 板状wc含有超硬合金の製法
JPH07316688A (ja) * 1994-05-23 1995-12-05 Toshiba Tungaloy Co Ltd 板状晶wc含有超硬合金の製法
JPH08143987A (ja) * 1994-11-15 1996-06-04 Toshiba Tungaloy Co Ltd 板状晶wc含有超硬合金の製造方法
CN102162058A (zh) * 2011-04-07 2011-08-24 株洲硬质合金集团有限公司 以镍-铝金属间化合物Ni3Al为粘结相的硬质合金及制备方法
CN102660707A (zh) * 2012-06-08 2012-09-12 株洲硬质合金集团有限公司 WC-Al4W预合金粉的生产方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07292426A (ja) * 1994-04-22 1995-11-07 Toshiba Tungaloy Co Ltd 板状wc含有超硬合金の製法
JPH07316688A (ja) * 1994-05-23 1995-12-05 Toshiba Tungaloy Co Ltd 板状晶wc含有超硬合金の製法
JPH08143987A (ja) * 1994-11-15 1996-06-04 Toshiba Tungaloy Co Ltd 板状晶wc含有超硬合金の製造方法
CN102162058A (zh) * 2011-04-07 2011-08-24 株洲硬质合金集团有限公司 以镍-铝金属间化合物Ni3Al为粘结相的硬质合金及制备方法
CN102660707A (zh) * 2012-06-08 2012-09-12 株洲硬质合金集团有限公司 WC-Al4W预合金粉的生产方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103205589A (zh) 2013-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103205589B (zh) 一种以Ni-Al金属间化合物为粘结相的硬质合金及其制备方法
CN103909274B (zh) 一种制备钴包覆纳米wc晶体复合粉末及超细晶硬质合金的方法
CN109943739B (zh) 一种等离子体球磨制备超细晶WC-Co硬质合金的方法
CN104928512B (zh) 超粗晶钨钴硬质合金的制备方法
CN105886871B (zh) 一种以碳化钛为主要成分的高强度硬质合金及制备方法
CN109338172A (zh) 一种高熵合金增强的2024铝基复合材料及其制备方法
CN106756422B (zh) 一种金刚石锯片刀头的制备方法
CN100558923C (zh) 一种高比重钨合金材料及其纳米晶块体制备方法
CN109576545B (zh) 一种具有混晶结构的Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法
CN102140603A (zh) 以镍-铝金属间化合物Ni3Al为粘结相的硬质合金及制备方法
CN102828096B (zh) 一种金属陶瓷切削工具材料及其制备方法
CN102383021A (zh) Ni3Al强化粘结相的WC-Co硬质合金及其制备方法
CN102978499A (zh) 一种抗高温磨损的硬质合金及其制备方法
CN112063905B (zh) 一种高性能WC-WCoB-Co复相硬质合金及其制备方法
CN103122420A (zh) 一种制备多孔镍基ods合金的方法
CN106636835B (zh) 一种含金属间化合物粘结相的硬质合金的制备方法
CN101962721A (zh) 一种粉末冶金钛合金及其制备方法
CN103194629A (zh) 一种钨钼铜复合材料的制备方法
CN106756390A (zh) 一种含板状碳化钨晶粒的硬质合金及其制备方法
CN103433488B (zh) 一种氮化钛-铁金属陶瓷的制备方法
CN102517483B (zh) 硬质合金块体材料原位合成的工业化生产方法
CN109778046B (zh) 一种低成本高性能混晶结构WC-Co硬质合金的制备方法
CN114262833B (zh) 一种具有高硬度和高韧性的高熵碳化物增强TiCN基金属陶瓷及其制备方法和应用
CN101108291A (zh) 一种FeAl金属间化合物过滤材料的制备方法
CN102162058B (zh) 以镍-铝金属间化合物Ni3Al为粘结相的硬质合金及制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150218

Termination date: 20210425

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee