【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于合金材料领域，尤其涉及一种硬质合金及其制备方法以及由该硬质合金而得的刀具。
技术介绍
1、高速切削技术是先进加工技术的重要的组成，代表着制造技术的先进水平。硬质合金作为先进切削加工技术的材料基础，具有高硬度、高强度、高耐磨性和高稳定性等性能特点，也是切削加工领域研究的重要方向。基于硬质合金的特性，其被广泛应用于航空航天、机械加工、矿山工具、石油钻探、建筑工程等领域。
2、随着高端制造业的发展，硬质合金刀具在机械加工领域的应用也越来越受重视，对加工效率、加工精度、表面质量等要求越来越严苛。在面向高温合金、高强度钢、不锈钢等难加工材料时，常规硬质合金刀具很难进行高速切削加工，或者面临寿命不高的问题，主要原因是被加工材料具有切削温度高、导热性差、化学活性强等特点，导致刀具需要承受更高的加工温度，高温磨损更严重，加工所需冷却速度也越快。当刀具材料承受温度激烈变化而引起内部温度梯度时，在材料内部会因收缩或膨胀受阻产生热应力，当热应力超过材料强度极限时，刀具使用性能及寿命下降。因此难加工材料的高速切削对硬质合金刀具承受急剧温度变化时抵抗破损的能力提出更高的需求，即要求硬质合金材料的抗热震性更好。通常热膨胀系数小、热导率大、强度高、弹性模量小的材料抗热震性能更高。
3、目前，常规wc-co硬质合金难以胜任和满足高速切削高温合金、高强度钢等难加工材料越来越严苛的应用要求，使用时刀具损耗严重，使用寿命下降明显。因此提出一种面向高温合金等难加工材料的高速切削用wc-co硬质合金意义重大。
1、本专利技术所要解决的技术问题是，克服以上
技术介绍
中提到的不足和缺陷，提供一种具备较高的高温热性能、使用寿命长、抗热震性好的高速切削用硬质合金及其制备方法、硬质合金切削刀具。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
2、一种高速切削用硬质合金，包括硬质相、粘结相和强化相，按质量百分比计，所述硬质相为62-79％的wc，所述粘结相为7-14％的co，所述强化相包括14-24％的碳化物，所述碳化物包括tac、nbc和tic，且tac和nbc的总质量与tic的质量比为(2.5-6)：1，tac与nbc的质量比为(2-4)：1。
3、上述硬质合金中，优选的，所述硬质相为65-73％的wc，所述粘结相为10-12％的co，所述强化相包括17-24％的碳化物。更优选的，tac和nbc的总质量与tic的质量比为(2.6-3.3)：1，tac与nbc的质量比为(2.2-3.4)：1。
4、上述硬质合金中，优选的，wc的平均粒度为1-3μm，co的平均粒度为0.8-1.2μm，碳化物的平均粒度为1.0-2.0μm。更优选的，wc的平均粒度为2μm，co的平均粒度为1μm。将wc、co和碳化物的平均粒度控制在上述范围内，有利于wc、co和碳化物的配合，有利于产品抗热震性能的提高。
5、上述硬质合金中，优选的，金相显微组织中，强化相的晶粒尺寸≤2μm，其中1.5-2μm的强化相晶粒数量占总强化相的晶粒数量的占比≤1.5％，1-1.5μm的强化相晶粒数量占总强化相的晶粒数量的占比≤10％，0.5-1μm的强化相晶粒数量占总强化相的晶粒数量的占比为35-45％，尺寸小于0.5μm的强化相晶粒数量占总强化相的晶粒数量的占比为45-60％，强化相晶粒尺寸的平均值在0.6-0.9μm之间。
6、上述硬质合金中，优选的，所述硬质合金还包括炭黑粉末，所述炭黑粉末的添加量为硬质相、粘结相和强化相总质量的0.06-0.18％。
7、上述硬质合金中，优选的，所述碳化物中还包括晶粒生长抑制剂，所述晶粒生长抑制剂包括cr3c2、vc、zrc和moc中的一种或多种，且所述晶粒生长抑制剂的质量百分比(相对于硬质合金而言)不超过1.5％。更优选的，当粘结相的质量百分比为7-10％，且强化相的质量百分比为18-24％时，所述晶粒生长抑制剂的质量百分比(相对于硬质合金而言)不超过0.6％。cr3c2、vc、zrc和moc为硬质合金中的晶粒生长抑制剂，不同晶粒抑制剂的晶粒细化效果不同，添加一定比例的单一或多种晶粒抑制剂，可以对硬质合金所需要达到的组织结构或强度、硬度等性能进行调控。晶粒抑制剂添加比例控制在1.5％内，超过1.5％的比例，材料性能失稳的风险增大。为了更好的与粘接相和强化相进行匹配，当粘结相的质量百分比为7-10％，且强化相的质量百分比为18-24％时，所述晶粒生长抑制剂的质量百分比不超过0.6％。
8、作为一个总的技术构思，本专利技术还提供一种上述的高速切削用硬质合金的制备方法，包括以下步骤：
9、(1)将硬质相、粘结相、强化相、成型剂混合后球磨得到混合料；
10、(2)将所述混合料经干燥、制粒和压制得到坯体；
11、(3)脱除所述坯体中的成型剂后，烧结即得到硬质合金。
12、上述制备方法中，优选的，所述成型剂为聚乙二醇。
13、上述制备方法中，优选的，球磨时，控制球料比为(6-8)：1，球磨介质为无水乙醇，球磨时间为48-86h。
14、上述制备方法中，优选的，烧结时控制烧结温度为1450-1520℃。
15、上述制备方法中，更具体的，包括以下步骤：
16、(1)按比例称取相应原料粉末进行混合，加入研磨介质及成型剂聚乙二醇，混合均匀后得到预备原料；可先将强化相与粘结相原料进行混合预球磨，球磨时间为2-4h，再加入硬质相及其他助剂后进行球磨。
17、(2)将预备原料装入球磨机的硬质合金球磨罐内，进行球磨后获得混合料浆；控制料比为(6-8)：1，球磨介质为无水乙醇，球磨时间为48-86h。
18、(3)将混合料浆干燥后经过80-120目筛网进行过筛或喷雾制粒。
19、(4)将制粒后的混合料装入模具中压制成坯料。
20、(5)将坯料采用石墨舟皿盛放，其中石墨舟皿表面须高温喷涂0.2-1.5mm厚度氧化锆。将舟皿装入低压烧结炉，依次进入加热脱蜡阶段、固相烧结阶段、液相烧结阶段；在液相阶段采用低气压条件下烧结，其烧结气氛为ar气保护，其充入气体压强为1-10mpa，液相烧结结束后进入随炉冷却阶段，先将温度缓慢冷却至1200℃，再随炉冷却至室温，然后取出得到硬质合金。
21、作为一个总的技术构思，本专利技术还提供一种硬质合金切削刀具，由上述的高速切削用硬质合金加工得到或由上述制备方法制备得到的硬质合金加工得到。
22、在高速切削加工高温合金、高强度钢、不锈钢等难加工材料时，刀具材料前端需要承受急剧温度变化，传统硬质合金刀具由于热膨胀差异、弹性模量差异及高温磨损严重，极易发生失稳断裂。本专利技术通过大量添加tac、nbc、tic等强化相提高硬质合金高温时的硬度、强度及抗氧化性能，球磨会使得碳化物颗粒破碎细化，烧结过程中碳化物会有溶解和析出长大的过程，尺寸和形貌、分布会发生变化，不同碳化物经球磨烧结后大小、形貌变化不本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高速切削用硬质合金，包括硬质相、粘结相和强化相，其特征在于，按质量百分比计，所述硬质相为62-79％的WC，所述粘结相为7-14％的Co，所述强化相包括14-24％的碳化物，所述碳化物包括TaC、NbC和TiC，且TaC和NbC的总质量与TiC的质量比为(2.5-6)：1，TaC与NbC的质量比为(2-4)：1。
2.根据权利要求1所述的硬质合金，其特征在于，所述硬质相为65-73％的WC，所述粘结相为10-12％的Co，所述强化相包括17-24％的碳化物。
3.根据权利要求2所述的硬质合金，其特征在于，TaC和NbC的总质量与TiC的质量比为(2.6-3.3)：1，TaC与NbC的质量比为(2.2-3.4)：1。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的硬质合金，其特征在于，WC的平均粒度为1-3μm，Co的平均粒度为0.8-1.2μm，碳化物的平均粒度为1.0-2.0μm。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的硬质合金，其特征在于，金相显微组织中，强化相的晶粒尺寸≤2μm，其中1.5-2μm的强化相晶粒数量占总强化相的晶粒数
6.根据权利要求1-3中任一项所述的硬质合金，其特征在于，所述碳化物中还包括晶粒生长抑制剂，所述晶粒生长抑制剂包括Cr3C2、VC、ZrC和MoC中的一种或多种，且所述晶粒生长抑制剂的质量百分比不超过1.5％。
7.根据权利要求6所述的硬质合金，其特征在于，当粘结相的质量百分比为7-10％，且强化相的质量百分比为18-24％时，所述晶粒生长抑制剂的质量百分比不超过0.6％。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的硬质合金，其特征在于，所述硬质合金还包括炭黑粉末，所述炭黑粉末的添加量为硬质相、粘结相和强化相总质量的0.06-0.18％。
9.一种如权利要求1-8中任一项所述的高速切削用硬质合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.一种硬质合金切削刀具，其特征在于，由权利要求1-8中任一项所述的高速切削用硬质合金加工得到或由权利要求9所述的制备方法制备得到的硬质合金加工得到。
...【技术特征摘要】
1.一种高速切削用硬质合金，包括硬质相、粘结相和强化相，其特征在于，按质量百分比计，所述硬质相为62-79％的wc，所述粘结相为7-14％的co，所述强化相包括14-24％的碳化物，所述碳化物包括tac、nbc和tic，且tac和nbc的总质量与tic的质量比为(2.5-6)：1，tac与nbc的质量比为(2-4)：1。
2.根据权利要求1所述的硬质合金，其特征在于，所述硬质相为65-73％的wc，所述粘结相为10-12％的co，所述强化相包括17-24％的碳化物。
3.根据权利要求2所述的硬质合金，其特征在于，tac和nbc的总质量与tic的质量比为(2.6-3.3)：1，tac与nbc的质量比为(2.2-3.4)：1。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的硬质合金，其特征在于，wc的平均粒度为1-3μm，co的平均粒度为0.8-1.2μm，碳化物的平均粒度为1.0-2.0μm。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的硬质合金，其特征在于，金相显微组织中，强化相的晶粒尺寸≤2μm，其中1.5-2μm的强化相晶粒数量占总强化相的晶粒数量的占比≤1.5％，1-1.5μm的强化相晶粒数量占总强化相的晶粒数量...
【专利技术属性】
技术研发人员：赖林，尹超，
申请(专利权)人：株洲硬质合金集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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