【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及硬质合金，具体涉及一种耐磨硬质合金及其制备方法和应用。
技术介绍
1、耐磨硬质合金是一种由硬质碳化物（如碳化钨、碳化钛等）与金属结合剂（如钴、镍等）经过高温烧结而成的复合材料。因其优异的强度和韧性，广泛应用于切削工具、模具等领域。
2、目前，硬质合金的主要成分主要包括碳化物（如碳化钨、碳化钛等）与黏结金属（如钴、镍等），传统的硬质合金通常使用单一粒径的碳化物粉末作为主要成分，虽然在硬度方面表现良好，但耐磨性不足：易出现磨损、破损现象。
3、鉴于此，提出本申请。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种耐磨硬质合金及其制备方法和应用，所述的硬质合金具有优异的耐磨性能和力学性能，能够很好的应用于切削工具、钻头。
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
3、一种耐磨硬质合金，包括以下重量份的组分：78.4~87.9份碳化钨粉、4~12份高熵合金粉、2~8份碳纳米管、1~6份钛碳化铝、0.1~0.6份碳化钽；
4、所述高熵合金粉包括以下重量份的组分：1~3份锰粉、2~5份硅粉、5~12份铬粉、10~15份碳粉、10~15份钴粉、10~18份钼粉、40~50份镍粉；
5、所述碳化钨粉包括重量比为（2~4）：1的第一碳化钨粉和第二碳化钨粉，所述第一碳化钨粉的平均粒径为400~500nm，所述第二碳化钨粉的平均粒径为1~3μm。
6、本专利技术创造性的将上
7、其中，上述所述的高熵合金粉的多元成分，具有高的混合熵，使得材料的晶体结构更为复杂，增强了合金的固溶强化效应，促进形成更为均匀的微观结构，能够有效抵抗磨损，减少疲劳损伤；碳纳米管（cnt）具有独特的管状结构，其与高熵合金粉和碳化钨粉的界面相互作用，起到优异的强化作用，能显著提高复合材料的强度和韧性，在受力时分散应力，有效的减小应力集中；钛碳化铝中tic和al的复合可以形成具有优异硬度的相，能够显著提高硬质合金的耐磨性能；钛碳化铝的加入可以改善硬质合金的断裂韧度，通过形成更为细小、分散的颗粒，起到“桥梁”作用，有效缓解因硬度过高而导致的韧性下降问题。高熵合金粉、碳纳米管、钛碳化铝三者共同存在时，能够形成多相复合材料，产生显著的协同效应，高熵合金粉主要提供复杂的固溶体结构，cnt则主要通过增强界面结合，提高材料的强度和韧性，而钛碳化铝则主要通过提高硬度和耐磨性来补充基体的性能，三者相互作用，互相协同，不同相的结合能够实现相互作用，能够有效缓解应力集中，延长材料的使用寿命，显著提高合金的耐磨性能和力学性能。
8、本专利技术采用两种不同粒径的碳化钨粉进行搭配，二者之间的粒径比为2~7.5；能够有效的优化体系的颗粒分布，有助于提高致密度，降低孔隙率，在烧结过程中减少晶粒长大，促进晶粒细化，有助于形成更均匀的微观结构，促进形成更加均匀致密的晶体结构，第一碳化钨粉和第二碳化钨粉以及其他成分的相互填充，可以减少接触面积，降低磨损率，从而提高耐磨性。此外，较细的碳化钨颗粒在摩擦过程中形成的磨损屑相对较小，有助于降低磨损速率，同时协助分散应力，更进一步减少应力集中现象，从而显著提高合金的耐磨性能和力学性能。
9、作为本专利技术的优选实施方案，包括以下重量份的组分：81.8~86.6份碳化钨粉、6~10份高熵合金粉、3~5份碳纳米管、2~5份钛碳化铝、0.2~0.4份碳化钽，尤其是各原料的用量在此范围内时，协效作用更加明显，能够更进一步提高耐磨性能和力学性能。
10、作为本专利技术的优选实施方案，所述第一碳化钨粉的比表面积为45~46m2/g，所述第一碳化钨粉的体积密度为3.4~3.6g/cm3。
11、作为本专利技术的优选实施方案，所述第二碳化钨粉的比表面积为19.1~21m2/g，所述第二碳化钨粉的体积密度为4.9~5.6g/cm3。
12、作为本专利技术的优选实施方案，所述高熵合金粉与钛碳化铝的重量之和与碳纳米管的重量比为（3~13）：3。
13、作为本专利技术的优选实施方案，所述高熵合金粉的制备方法为：将锰粉、硅粉、铬粉、碳粉、钴粉、钼粉、镍粉混合均匀，以400~800rpm转速球磨6~12h，得到高熵合金粉。
14、其中，所述锰粉的平均粒径为0.5~10μm；所述硅粉的平均粒径为0.5~10μm；所述铬粉的平均粒径为0.5~10μm；所述碳粉的平均粒径为0.5~10μm；所述钴粉的平均粒径为0.5~10μm；所述钼粉的平均粒径为0.5~10μm；所述镍粉的平均粒径为0.5~10μm。
15、作为本专利技术的优选实施方案，所述钛碳化铝的平均粒径为200~400目。
16、作为本专利技术的优选实施方案，所述碳纳米管的外径为10~20nm，长度为10~20μm。
17、本专利技术还提供了一种耐磨硬质合金的制备方法，包括以下步骤：
18、将碳化钨粉、高熵合金粉、碳纳米管、钛碳化铝、碳化钽湿法球磨混合均匀，压制成型，烧结，得到耐磨硬质合金；
19、所述烧结的温度为1450~1480℃，烧结时间为2~4h。
20、其中，所述的湿法球磨为本领域常规的湿法球磨，采用无水乙醇为球磨介质，无水乙醇的用量为100~300ml/kg。
21、其中，压制的压力为150~250mpa，压制的时间为8~20min。
22、本专利技术还提供了一种耐磨硬质合金在制备切削工具、钻头中的应用。
23、本专利技术的有益效果在于：（1）本专利技术将上述各原料进行组合，以碳化钨粉为基体，在高熵合金粉、碳纳米管、钛碳化铝、碳化钽共同作用，显著提高了硬质合金的耐磨性能和力学性能，能够很好的应用于制备切削工具、钻头，具有广泛的应用前景。
24、（2）本专利技术所述的高熵合金粉的多元成分，具有高的混合熵，使得材料的晶体结构更为复杂，增强了合金的固溶强化效应，促进形成更为均匀的微观结构，能够有效抵抗磨损，减少疲劳损伤；碳纳米管（cnt）具有独特的管状结构，其与高熵合金粉和碳化钨粉的界面相互作用，起到优异的强化作用，能显著提高复合材料的强度和韧性，在受力时分散应力，有效的减小应力集中；钛碳化铝中tic和al的复合可以形成具有优异硬度的相，能够显著提高硬质合金的耐磨性能；钛碳化铝的加入可以改善硬质合金的断裂韧度，通过形成更为细小、分散的颗粒，起到“桥梁”作用，有效缓解因硬度过高而导致的韧性下降问题。高熵合金粉、碳纳米管、钛碳化铝三者共同存在时，能够形成多相复合材料，产生显著的协同效应，高熵合金粉主要提供复杂的固溶体结构，cnt则主要通过增强界面结合，提高材料的强度和韧性，而钛碳化铝则主要通过提高硬度和耐磨性来补充基体的性能，三者相互作用，互相协同，不同相的结合能够实现相互作本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种耐磨硬质合金，其特征在于，包括以下重量份的组分：78.4~87.9份碳化钨粉、4~12份高熵合金粉、2~8份碳纳米管、1~6份钛碳化铝、0.1~0.6份碳化钽；
2.根据权利要求1所述的耐磨硬质合金，其特征在于，包括以下重量份的组分：81.8~86.6份碳化钨粉、6~10份高熵合金粉、3~5份碳纳米管、2~5份钛碳化铝、0.2~0.4份碳化钽。
3.根据权利要求1所述的耐磨硬质合金，其特征在于，所述第一碳化钨粉的比表面积为45~46m2/g，所述第一碳化钨粉的体积密度为3.4~3.6g/cm3。
4.根据权利要求1所述的耐磨硬质合金，其特征在于，所述第二碳化钨粉的比表面积为19.1~21m2/g，所述第二碳化钨粉的体积密度为4.9~5.6g/cm3。
5.根据权利要求1所述的耐磨硬质合金，其特征在于，所述高熵合金粉与钛碳化铝的重量之和与碳纳米管的重量比为（3~13）：3。
6.根据权利要求1所述的耐磨硬质合金，其特征在于，所述高熵合金粉的制备方法为：将锰粉、硅粉、铬粉、碳粉、钴粉、钼粉、镍粉混合均匀，以400~8
7.根据权利要求1所述的耐磨硬质合金，其特征在于，所述钛碳化铝的平均粒径为200~400目。
8.根据权利要求1所述的耐磨硬质合金，其特征在于，所述碳纳米管的外径为10~20nm，长度为10~20μm。
9.权利要求1~8任一所述的耐磨硬质合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.权利要求1~8任一所述的耐磨硬质合金在制备切削工具、钻头中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种耐磨硬质合金，其特征在于，包括以下重量份的组分：78.4~87.9份碳化钨粉、4~12份高熵合金粉、2~8份碳纳米管、1~6份钛碳化铝、0.1~0.6份碳化钽；
2.根据权利要求1所述的耐磨硬质合金，其特征在于，包括以下重量份的组分：81.8~86.6份碳化钨粉、6~10份高熵合金粉、3~5份碳纳米管、2~5份钛碳化铝、0.2~0.4份碳化钽。
3.根据权利要求1所述的耐磨硬质合金，其特征在于，所述第一碳化钨粉的比表面积为45~46m2/g，所述第一碳化钨粉的体积密度为3.4~3.6g/cm3。
4.根据权利要求1所述的耐磨硬质合金，其特征在于，所述第二碳化钨粉的比表面积为19.1~21m2/g，所述第二碳化钨粉的体积密度为4.9~5.6g/cm3。
5.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁四明，
申请(专利权)人：株洲明日硬质合金有限公司，
类型：发明
国别省市：
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