本发明专利技术公开包含分散在韧性基质材料中的多个经涂布颗粒的固结材料。所述经涂布颗粒包括多个核心颗粒，所述核心颗粒具有大体上包围每个核心颗粒的中间层。所述中间层上可以存在任选外层。基质含有或大体上含有经涂布颗粒中的各个颗粒并由至少一种第三化合物形成，所述至少一种第三化合物包括W、WC和/或W2C与Co的混合物。所述至少一种第三化合物中Co的量可以在大于0到约20重量％范围内。本发明专利技术也公开用于提供固结材料的方法和包含所述固结材料的制品。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包括分散在韧性基质中的经涂布颗粒的固结材料。本专利技术也涉及用于制造所述材料的方法和包括所述材料的制品。
技术介绍
韧性经涂布硬质颗粒(“TCHP”或EternAloy )是新型家族的微粒材料。TCHP 常规上包含至少一种类型的超硬、Geldart C类或较大陶瓷和/或耐火合金核心颗粒，所述核心颗粒具有极端耐磨性、润滑性和其它特性，经个别涂布有具有相对高断裂韧性的金属化合物薄(例如nm)层，所述金属化合物诸如WC或TaC。在常规TCHP中，在个别颗粒周围提供诸如Fe、Co或M的金属外涂层。TCHP结构中多特性合金的组合使通常冲突的性能极端得以在先前由经烧结同质粉末所形成的材料无法获得的水平组合，所述性能极端包括但不限于韧性、耐磨性、化学耐磨性和轻重量。在Toth的美国专利No. 6，372，346中描述TCHP 材料，所述专利以引用的方式并入本文。在美国核准前公布No. 2005/0275143中描述用于固结TCHP材料的方法，所述公布同样以引用的方式并入本文。结晶物质的强度取决于原子键和位错结构。位错为可移动或可固定且无法移动的线性原子晶格缺陷。位错通常被固定且无法移动。在两种经组合以便形成复合结构的原子键结的结晶材料的混合物中，如通过混合规则和混合反规则所计算，存在复合物的上限和下限弹性模量估计。经受不断增加的负荷时，材料弹性变形，直到晶粒中的位错开始流动或滑动，从而导致永久性屈服和限制适用强度的开始。在约1微米和以下的粒径，主要由于影像位错应力，使得极高强度可以在所述材料中发展。在向外延伸进入周围晶格的各位错周围通常存在圆柱形应变场。理论上来说，各位错周围的所述应变场必须通过抵抗应变场来平衡，否则位错将会移动远离表面。当与应变场相比晶体尺寸较大时，除非位错位于晶体表面，否则位错周围无影像应力产生。在多个结晶颗粒由基质材料接合的烧结材料中，影像应力与基质的较低强度相匹配，但对于较大晶体来说，由于大多数位错并不在表面附近，这一点是些微的校正。在亚微米多晶颗粒中，应变场可以延伸进入邻近晶粒中，所述应变场的原子晶格很可能并未与任何邻近晶粒的应变场的原子晶格相对齐。在晶粒表面外部来如此平衡应变场限制位错移动，因此限制屈服并增加强度。当晶粒尺寸进一步减小时，较多位错在表面附近并且强度进一步增加。在包括涂布有中间层和任选狗、Ni、Co或其组合的外层的核心颗粒的常规烧结 TCHP中，中间层的厚度相对较薄。尽管尚未准确理解，但相信当常规烧结TCHP中连接经涂布颗粒的中间层和任选外层(如果存在)足够薄时，应变场实际上穿过外层材料并进入邻近颗粒。此举可能导致并不受TCHP颗粒(如果存在)之间的材料控制的高强度的产生。换句话说，假如外层相为结晶并且极薄，那么常规烧结TCHP的机械特性可以不依赖于外层相的特性。尽管应变场在常规烧结TCHP中的传递可以产生某些改善特性，例如强度，但其不利地影响由所述材料形成的制品的韧性。因此，由常规烧结TCHP形成的制品可能呈现出极高强度，但对一些应用来说可能呈现出不足的断裂韧性。因此，本领域需要相对于常规烧结TCHP，呈现出提高的断裂韧性同时保持或大体上保持常规烧结TCHP所呈现出的硬度和/或其它有益特性的固结材料和制品。本专利技术的固结材料和方法通过例如将TCHP分散在韧性基质相材料中和/或通过控制固结制品的微结构以便限制相邻TCHP颗粒之间的应变场传递来达成所述目标。专利技术概述本文公开包括分散在基质中的经涂布颗粒的固结材料。在一非限制性实施方案中，所述经涂布颗粒包括核心材料。在所述核心材料上设置至少一个中间层。所述至少一个中间层包括与核心材料不同并具有高于核心材料的断裂韧性的材料。例如包含i^、Co和 Ni中的至少一种的任选外层可以存在于所述至少一个中间层上。所述固结材料的基质包括第一颗粒与第二颗粒的混合物，所述第一颗粒包括W和/或WC，所述第二颗粒包含Co，作为第一颗粒与第二颗粒的混合物的替代或补充，所述基质包括Co与W和/或WC的合金。基质中Co的量可以在大于0到约20重量％或20重量％以上范围内。本文也公开包括在基质中的经涂布颗粒的烧结材料。在一非限制性实施方案中， 所述经涂布颗粒包括多个核心颗粒，所述核心颗粒包括选自立方氮化硼和金刚石的至少一核心材料。在所述多个核心颗粒的大体上各颗粒周围设置至少一个中间层。所述至少一个中间层包括至少一种第二化合物，所述至少一种第二化合物的组成与至少一种第一化合物的组成不同并具有高于所述第一化合物的断裂韧性。包含Fe、Co和Ni中的至少一种的任选外层可以存在于所述至少一个中间层上。所述烧结材料的基质含有或大体上含有经涂布颗粒中的各颗粒或大体上各颗粒，并包括至少一种第三化合物。所述至少一种第三化合物可以包括钨和/或碳化钨的第一颗粒与Co的第二颗粒的混合物。作为第一颗粒与第二颗粒的混合物的替代或补充，所述至少一种第三化合物可以包含钨和/或碳化钨与Co的合金。 Co在所述第三化合物中所占的量可以在大于0到约20重量％或20重量％以上的范围内。本专利技术也描述用于提供固结制品的方法。在一非限制性实施方案中，本专利技术描述用于提供包含在基质中的多个经涂布颗粒的固结制品的方法。在所述非限制性实施方案中，提供包括核心材料的多个核心颗粒。在所述多个核心颗粒中的大体上各颗粒上提供至少一个中间层，以便形成经涂布颗粒。所述至少一个中间层包括与核心材料不同并具有高于核心材料的断裂韧性的材料。包含Fe、Co和Ni中的至少一种的任选外层可以存在于所述至少一个中间层上。将经涂布颗粒与基质颗粒相混合以便形成混合粉末。包括大于0到约20重量％ 或20重量％以上的Co的基质可以包括钨和/或碳化钨的第一颗粒与Co的第二颗粒的混合物。作为第一颗粒与第二颗粒的混合物的替代或补充，所述基质可以包含钨和/或碳化钨与Co的合金。所述混合粉末经成形为制品并且然后将其固结使得所述基质含有或大体上含有所述经涂布颗粒中的各颗粒或大体上各颗粒。在一些实施方案中，本专利技术的固结制品呈现出高于由不包含韧性基质的常规烧结TCHP所形成的制品的韧性。举例来说，本专利技术的材料可以呈现出相对于常规烧结TCHP来说改善的横向破裂强度，同时大体上保持或改善维氏硬度(Vickers hardness)或常规烧结 TCHP材料的其它所需特性。另外，诸如W、WC、W2C和Co的除TCHP颗粒以外的材料的含入可以提供显著成本节省，进而允许以低成本提供具有大于常规TCHP材料的强度的硬质材料。本专利技术的固结制品也可以呈现出各向异性特性。举例来说，当本文所公开的制品经由包括以特定方向性压制(诸如单轴热压)的方法固结时，固结制品在平行于压制方向的方向上的机械特性可以与制品在垂直于压制方向的方向上的机械特性不同。在一些实施方案中，本专利技术的固结制品经由单轴热压制造，并且呈现出在沿垂直于压制方向的方向上的横向破裂强度大于沿平行于压制方向的方向上的横向破裂强度。本专利技术的其它目的和优势将在以下描述中部分阐述，并由描述部分显而易见，或可以通过实践本专利技术来习得。借助于所附权利要求中特定指出的要素和组合将认识到并获得本专利技术的目的和优势。应理解，前述一般性描述与以下详细描述仅为示例性和说明性的，并且不用于限制所附权利要求。并入本说明书中并构成本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：JM基尼，RM格曼，
申请(专利权)人：阿洛梅特公司，
类型：发明
国别省市：
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