一种硬质复合金属材料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种硬质复合金属材料及其制备方法；该硬质复合金属材料包括按照质量配比的以下物质：碳化硅SiC 55‑65％、碳化钨WC 10‑15％、碳化钛TiC 10‑15％、纳米陶瓷粉体2‑5％、钴合金粉末5‑8％、稀土粉末RE 0.1‑1％、金属结合剂4‑6％。本发明所得的硬质合金材料具有优良的抗压耐腐蚀性能，与传统钢材料相比，本发明硬质合金具有优异的硬度且制备方法简单。

权利要求

1.一种硬质复合金属材料，其特征在于，按照质量配比，由以下物质组成：碳化硅SiC 55-65％、碳化钨WC 10-15％、碳化钛TiC 10-15％、纳米陶瓷粉体2-5％、钴合金粉末5-8％、稀土粉末RE0.1-1％、金属结合剂4-6％；其中，所述金属结合剂由下述质量配比的原料组成：镍Ni 2-6％、钼Mo 1-5％、钴Co 85-90％、钛Ti 1-4％；

上述硬质复合金属材料的制备方法，包括以下步骤：

将上述材料按照以上配比加入至研磨机中进行混合研磨，研磨机的转速为100r/min，研磨时间为3-5h，研磨完后于525-530MPa下压制，在氮气氛围下，后于900-1000℃下烧结

20-30min，待自然冷却，即得所述硬质复合金属材料。

2.根据权利要求1所述的一种硬质复合金属材料，其特征在于：所述钴合金粉末型号是FY.Co50钴铬钨硅硼合金粉末。

3.根据权利要求1所述的一种硬质复合金属材料，其特征在于：所述纳米陶瓷粉体型号是SY-IHC，其平均粒径范围是5-8um。

4.根据权利要求1所述的一种硬质复合金属材料，其特征在于：所述稀土粉末RE选自钪Sc、镧La、铈Ce、钇Y中的一种或多种。

说明书

一种硬质复合金属材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种复合金属材料，具体涉及一种硬质复合金属材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。硬质合金具有硬度高、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍有很高的硬度。碳化硅，碳化钨类硬质合金具有韧性高，自锐性好，大多用于加工抗张强度低的材料，如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、铸铁和珩磨汽缸套和精磨高速钢刀具。除理物理性质外，由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好，除作磨料用外，还有很多其他用途，例如：以特殊工艺把碳化硅粉末涂布于水轮机叶轮或汽缸体的内壁，可提高其耐磨性而延长使用寿命1～2倍；用以制成的高级耐火材料，耐热震、体积小、重量轻而强度高，节能效果好。碳化钨适宜在高温下进行机械加工，可制作切削工具、窑炉的结构材料、喷气发动机、燃气轮机、喷嘴等。

[0003] 随着科技的进步，硬质合金在各个领域的应用逐渐广泛，也对其提出了更高的要求。本发明利用纳米陶瓷粉体和稀土金属用作合金的添加剂，可以改变铝合金的物理性质，增加其耐磨性，耐高温强度及抗蠕变强度，改善加工性能以开发功能与结构一体化的新型材料。

发明内容

[0004] 本发明的第1个目的是提供一种硬质复合金属材料。

[0005] 本发明的第2个目的是上述硬质复合金属材料的制作方法。

[0006] 为了实现上述目的，本发明提供了一种硬质复合金属材料，按照质量配比，由以下物质组成：

[0007] 碳化硅SiC55-65％、碳化钨WC10-15％、碳化钛TiC10-15％、纳米陶瓷粉体2-5％、钴合金粉末5-8％、稀土粉末RE0.1-1％、金属结合剂4-6％。

[0008] 所述钴合金粉末型号是FY.Co50钴铬钨硅硼合金粉末。

[0009] 所述金属结合剂由下述质量配比的原料组成：

[0010] 镍Ni2-6％、钼Mo1-5％、钴Co85-90％、钛Ti1-4％。

[0011] 所述纳米陶瓷粉体型号是SY-IHC，其平均粒径范围是5-8um。

[0012] 所述稀土粉末RE选自钪Sc、镧La、铈Ce、钇Y中的一种或多种。

[0013] 上述硬质复合金属材料的制备方法，包括以下步骤：

[0014] 将上述材料按照以上配比加入至研磨机中进行混合研磨，研磨机的转速为100r/min，研磨时间为3-5h，研磨完后于500-530MPa下压制，在惰气氛围下，后于900-1000℃下烧结20-30min，待自然冷却，即得所述硬质复合金属材料。

[0015] 所述惰气氛围可以是氩气氛围或者氮气氛围。

[0016] 纳米陶瓷粉体是介于固体与分子之间的具有纳米数量级(0.1～100nm)尺寸的亚稳态中间物质。随着粉体的超细化，其表面电子结构和晶体结构发生变化，产生了块状材料所不具有的特殊的效应。纳米陶瓷粉体材料具有以下的优良性能：极小的粒径、大的比表面积和高的化学性能，可以显著降低材料的烧结温度、节能能源；使陶瓷材料的组成结构致密化、均匀化，改善陶瓷材料的性能，提高其使用可靠性；可以从纳米材料的结构层次(l～100nm)上控制材料的成分和结构，有利于充分发挥纳米材料的潜在性能。

[0017] 本发明的有益效果是：经检测，本发明所得的硬质合金材料具有优良的抗压耐腐蚀性能，与传统钢材料相比，本发明硬质合金具有优异的硬度且制备方法简单。

具体实施方式

[0018] 以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。实施例中，纳米陶瓷粉体为上海申驿新材料科技发展有限公司的产品；碳化硅SiC、碳化钨WC、碳化钛TiC、、钴合金粉末、镍Ni、钼Mo、钴Co、钛Ti为中航迈特粉冶科技有限公司市售品；稀土粉末RE为江苏泰州市扬子江稀土金属有限公司市售品。

[0019] 实施例1

[0020] 一种硬质复合金属材料，按照质量配比，由以下物质组成：

[0021] 碳化硅SiC60.7％、碳化钨WC12％、碳化钛TiC13％、纳米陶瓷粉体3％、钴合金粉末6％、铈0.3％、金属结合剂5％。

[0022] 所述金属结合剂由下述质量配比的原料组成：

[0023] 镍Ni4.5％、钼Mo3.5％、钴Co89％、钛Ti3％。

[0024] 上述硬质复合金属材料的制备方法，包括以下步骤：

[0025] 将上述材料按照以上配比加入至研磨机中进行混合研磨，研磨机的转速为100r/min，研磨时间为4h，研磨完后于530MPa下压制，在氩气氛围下，后于1000℃下烧结30min，待自然冷却，即得所述硬质复合金属材料。

[0026] 实施例2

[0027] 一种硬质复合金属材料，按照质量配比，由以下物质组成：

[0028] 碳化硅SiC59％、碳化钨WC12％、碳化钛TiC12％、纳米陶瓷粉体4％、钴合金粉末6.6％、钇Y0.4％、金属结合剂6％。

[0029] 所述金属结合剂由下述质量配比的原料组成：

[0030] 镍Ni5.2％、钼Mo3.3％、钴Co90％、钛Ti1.5％。

[0031] 上述硬质复合金属材料的制备方法，包括以下步骤：

[0032] 将上述材料按照以上配比加入至研磨机中进行混合研磨，研磨机的转速为100r/min，研磨时间为5h，研磨完后于525MPa下压制，在氩气氛围下，后于950℃下烧结25min，待自然冷却，即得所述硬质复合金属材料。

[0033] 本发明制得的硬质复合金属材料的技术参数如下：

[0034]