一种耐高温硬质合金材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐高温硬质合金材料，属于合金材料技术领域。该硬质合金材料是由硬化相、金属粘结剂和添加剂组成；其中，所述的硬化相由以下按照重量份的原料组成：WC 40‑60份、HfC 5‑10份、BN 8‑15份；所述的金属粘结剂由以下按照重量份的原料组成：Mo、Ni混合物5‑20；所述的添加剂由以下按照重量份的原料组成：Nb2O5 4‑10份、La 1‑5份、氧化石墨2‑8份；所述的WC为超细碳化钨粉。本发明专利技术还公开了该硬质合金材料的制备方法。本发明专利技术通过各组分之间的复配和协同增效下，得到的硬质合金材料具有高硬度、高强度和高韧性的特点的同时，还拥有优良的耐高温性能。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温硬质合金材料及其制备方法
本专利技术涉及合金材料
，具体是一种耐高温硬质合金材料及其制备方法。
技术介绍
硬质合金，是以高硬度难熔金属的碳化物为主要原料，通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。由于硬质合金具有高强度、高硬度和高耐磨性等优异性能，故能广泛用作为切削铸铁等的刀具材料。目前市场上的硬质合金大多是WC-Mo合金，这种硬质合金在1000℃下会拥有较高的硬度和强度，不过当工作温度达到1000℃以上，其热硬性就会开始降低，而且在高温下碳化物容易部分被氧化，也会导致其强度和其他性能变差。虽然在现有技术中，通过往WC-Mo合金中加入一些高熔点的TiC或者TaC等碳化物可以对合金的耐高温性稍有提高，但是这种方法仅仅只是提高合金的熔点，还是无法避免硬质合金在高温下会出现变形、被氧化的情况，故其在需要高温环境操作的炼钢行业中难以得到推广。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种耐高温硬质合金材料及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种耐高温硬质合金材料，由硬化相、金属粘结剂和添加剂组成；其中，所述的硬化相由以下按照重量份的原料组成：WC40-60份、HfC5-10份、BN8-15份；所述的金属粘结剂由以下按照重量份的原料组成：Mo、Ni混合物5-20；所述的添加剂由以下按照重量份的原料组成：Nb2O54-10份、La1-5份、氧化石墨2-8份；所述的WC为超细碳化钨粉。作为本专利技术进一步的方案，所述的BN为六方氮化硼。作为本专利技术再进一步的方案，所述HfC的熔点为3880℃-3890℃；所述Nb2O5的熔点为1480℃-1490℃。作为本专利技术再进一步的方案，所述的Mo、Ni混合物中Mo和Ni质量比为1:2-1:6，其中Ni为超细镍粉。作为本专利技术再进一步的方案，所述的氧化石墨是由鳞片石墨经过强氧化剂氧化处理得到的。作为本专利技术再进一步的方案，所述的硬化相由以下按照重量份的原料组成：WC55份、HfC8份、BN10份；所述的金属粘结剂由以下按照重量份的原料组成：Mo、Ni混合物14份；所述的添加剂由以下按照重量份的原料组成：Nb2O58份、La3份、氧化石墨6份。一种耐高温硬质合金材料的制备方法，包括如下步骤：(1)按上述各组分的质量比进行配料，然后将配好的原料放入V型混合器中进行充分混合，其中V型混合器转速为15-40转/分；(2)将混合后的原料和有机溶剂一起用球磨机进行球磨，其中原料、有机溶剂和球的体积比为2:(0.5-1.2):(3-5)，有机溶剂由乙醇、柠檬酸和脂肪醇聚氧乙烯醚组成；(3)将上述得到的料浆经喷雾干燥后，过筛得到料粒，然后将料粒压制成型得到压坯；(4)将压坯置于烧结炉中，先在真空环境下进行加热，待升至800℃-1000℃时保温1-3h进行预烧结处理，然后再往烧结炉中通入氢气，继续升温至1500℃-1800℃，进行烧结处理2-6h后，自然冷却到室温，即可得到硬质合金材料。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术通过加入HfC、BN等组分可以提高硬质合金的熔点；通过加入金属Mo、Ni混合物，可以增加与硬化相与金属粘接剂和添加剂之间的润湿性，从而提高硬质合金的综合性能；通过加入稀土金属La可以提高了硬质合金的抗氧化性；另外，本专利技术的Nb2O5组分在烧结过程中会全熔融，与金属粘接剂相配合，可以加强硬化相和其他添加剂的分散，从而提高硬质合金硬度、韧性和耐温性等性能。(2)本专利技术通过加入氧化石墨组分，在与其他组分进行复配和协同增效下，得到的硬质合金材料，能保证在常温下拥有高硬度、高强度和高韧性的同时，还具有高熔点、强抗氧化性、强导热性以及低热膨胀系数等特点，也能保证硬质合金在高温下拥有良好的性能。(3)本专利技术在硬质合金制备过程中通过添加乙醇、柠檬酸和脂肪醇聚氧乙烯醚等有机溶剂来辅助原料球磨，可以提高各组分之间的分散性以及降低硬质合金中的氧含量；具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术的技术方案作进一步详细地说明。实施例1一种耐高温硬质合金材料，由硬化相、金属粘结剂和添加剂组成；其中硬化相由以下按照重量份的原料组成：WC60份、HfC5份、BN8份；金属粘结剂由以下按照重量份的原料组成：Mo、Ni混合物5；添加剂由以下按照重量份的原料组成：Nb2O54份、La1份、氧化石墨2份；其中，WC为超细碳化钨粉，BN为六方氮化硼，HfC的熔点为3880℃，Nb2O5的熔点为1482℃，Mo、Ni混合物中Mo和Ni质量比为1:2，Ni为超细镍粉，氧化石墨是由鳞片石墨经过强氧化剂氧化处理得到的。一种耐高温硬质合金材料的制备方法，包括如下步骤：(1)按上述各组分的质量比进行配料，然后将配好的原料放入V型混合器中进行充分混合，其中V型混合器转速为15转/分；(2)将混合后的原料和有机溶剂一起用球磨机进行球磨，其中原料、有机溶剂和球的体积比为2:0.5:3，有机溶剂由乙醇、柠檬酸和脂肪醇聚氧乙烯醚组成；(3)将上述得到的料浆经喷雾干燥后，过筛得到料粒，然后将料粒压制成型得到压坯；(4)将压坯置于烧结炉中，先在真空环境下进行加热，待升至800℃时保温1h进行预烧结处理，然后再往烧结炉中通入氢气，继续升温至1500℃，进行烧结处理2h后，自然冷却到室温，即可得到硬质合金材料。实施例2一种耐高温硬质合金材料，由硬化相、金属粘结剂和添加剂组成；其中硬化相由以下按照重量份的原料组成：WC50份、HfC8份、BN12份；金属粘结剂由以下按照重量份的原料组成：Mo、Ni混合物18；添加剂由以下按照重量份的原料组成：Nb2O56份、La2份、氧化石墨5份；其中，WC为超细碳化钨粉，BN为六方氮化硼，HfC的熔点为3885℃，Nb2O5的熔点为1485℃，Mo、Ni混合物中Mo和Ni质量比为1:4，Ni为超细镍粉，氧化石墨是由鳞片石墨经过强氧化剂氧化处理得到的。一种耐高温硬质合金材料的制备方法，包括如下步骤：(1)按上述各组分的质量比进行配料，然后将配好的原料放入V型混合器中进行充分混合，其中V型混合器转速为30转/分；(2)将混合后的原料和有机溶剂一起用球磨机进行球磨，其中原料、有机溶剂和球的体积比为2:1:4，有机溶剂由乙醇、柠檬酸和脂肪醇聚氧乙烯醚组成；(3)将上述得到的料浆经喷雾干燥后，过筛得到料粒，然后将料粒压制成型得到压坯；(4)将压坯置于烧结炉中，先在真空环境下进行加热，待升至900℃时保温2h进行预烧结处理，然后再往烧结炉中通入氢气，继续升温至1700℃，进行烧结处理5h后，自然冷却到室温，即可得到硬质合金材料。实施例3一种耐高温硬质合金材料，由硬化相、金属粘结剂和添加剂组成；其中硬化相由以下按照重量份的原料组成：WC40份、HfC10份、BN15份；金属粘结剂由以下按照重量份的原料组成：Mo、Ni混合物20；添加剂由以下按照重量份的原料组成：Nb2O510份、La5份、氧化石墨8份；其中，WC为超细碳化钨粉，BN为六方氮化硼，HfC的熔点为3890℃，Nb2O5的熔点为1490℃，Mo、Ni混合物中Mo和Ni质量比为1:6，Ni为超细镍粉，氧化石墨是由鳞片石墨经过强氧化剂氧化处理得到的。一种耐高温硬质合金材料的制备方法，包括如下步骤：(1)按上述各组分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐高温硬质合金材料，由硬化相、金属粘结剂和添加剂组成，其特征在于，所述的硬化相由以下按照重量份的原料组成：WC 40‑60份、HfC 5‑10份、BN 8‑15份；所述的金属粘结剂由以下按照重量份的原料组成：Mo、Ni混合物5‑20；所述的添加剂由以下按照重量份的原料组成：Nb2O5 4‑10份、La 1‑5份、氧化石墨2‑8份；所述的WC为超细碳化钨粉。

【技术特征摘要】
1.一种耐高温硬质合金材料，由硬化相、金属粘结剂和添加剂组成，其特征在于，所述的硬化相由以下按照重量份的原料组成：WC40-60份、HfC5-10份、BN8-15份；所述的金属粘结剂由以下按照重量份的原料组成：Mo、Ni混合物5-20；所述的添加剂由以下按照重量份的原料组成：Nb2O54-10份、La1-5份、氧化石墨2-8份；所述的WC为超细碳化钨粉。2.根据权利要求1所述的一种耐高温硬质合金材料，其特征在于，所述的BN为六方氮化硼。3.根据权利要求1所述的一种耐高温硬质合金材料，其特征在于，所述HfC的熔点为3880℃-3890℃；所述Nb2O5的熔点为1480℃-1490℃。4.根据权利要求1所述的一种耐高温硬质合金材料，其特征在于，所述的Mo、Ni混合物中Mo和Ni质量比为1:2-1:6，其中Ni为超细镍粉。5.根据权利要求1所述的一种耐高温硬质合金材料，其特征在于，所述的氧化石墨是由鳞片石墨经过强氧化剂氧化处理得到的。6.根据权利要求1所述的一种耐高温硬质合金材料，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐汇德，周斌，甄春刚，覃光明，邓礼军，李坊明，
申请(专利权)人：长沙百川超硬材料工具有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43