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一種梯度硬質合金、制備方法及截齒頭.pdf

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一種 梯度 硬質合金 制備 方法 截齒頭
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摘要
申請專利號:

CN201510715927.8

申請日:

2015.10.29

公開號:

CN105170986A

公開日:

2015.12.23

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||著錄事項變更IPC(主分類):B22F 7/02變更事項:申請人變更前:株洲西迪硬質合金科技股份有限公司變更后:西迪技術股份有限公司變更事項:地址變更前:412002 湖南省株洲市蘆淞區太子路董家塅高科園內株洲西迪硬質合金科技股份有限公司變更后:412002 湖南省株洲市蘆淞區太子路董家塅高科園內|||實質審查的生效IPC(主分類):B22F 7/02申請日:20151029|||公開
IPC分類號: B22F7/02; C22C29/08; B32B15/01 主分類號: B22F7/02
申請人: 株洲西迪硬質合金科技股份有限公司
發明人: 巫吉; 徐躍華; 梁小東; 劉彬
地址: 412002 湖南省株洲市蘆淞區太子路董家塅高科園內株洲西迪硬質合金科技股份有限公司
優先權:
專利代理機構: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227 代理人: 趙青朵
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510715927.8

授權公告號:

|||||||||

法律狀態公告日:

2017.02.08|||2016.08.10|||2016.01.20|||2015.12.23

法律狀態類型:

授權|||著錄事項變更|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明提供了一種梯度硬質合金,由硬度層單片模坯和強度層單片模坯交疊復合得到,所述硬度層包括90~94wt%的WC,5~8wt%的Co,余量為TaC;所述強度層包括84~88wt%的WC,10~15wt%的Co,余量為TaC。本發明利用兩種分別具有高強度和高硬度的混合料制備出硬度和強度呈梯度分布的材料,使其同時具有高強度和高硬度,實驗結果表明,本發明提供的梯度硬質合金的硬度大于91HRA,強度大于3600KN/mm2。本發明還提供了一種梯度硬質合金的制備方法和一種截齒頭,本發明采用復合成型方法,使硬度層和強度層之間的結合自然過渡,融為一體,無任何孔隙等缺陷出現。

權利要求書

權利要求書
1.  一種梯度硬質合金,由硬度層單片模坯和強度層單片模坯交疊復合得到,
所述硬度層單片模坯包括90~94wt%的WC,5~8wt%的Co,余量為TaC;
所述強度層單片模坯包括84~88wt%的WC,10~15wt%的Co,余量為TaC。

2.  根據權利要求1所述的梯度硬質合金,其特征在于,所述硬度層單片模坯的厚度為0.1~10mm。

3.  根據權利要求1所述的梯度硬質合金,其特征在于,所述強度層單片模坯的厚度為0.1~10mm。

4.  根據權利要求1所述的梯度硬質合金,其特征在于,所述強度層單片模坯與硬度層單片模坯的厚度比為1:(0.5~2)。

5.  一種梯度硬質合金的制備方法,包括以下步驟:
A)將硬度層混合料進行注射成型,得到硬度層單片模坯,將強度層混合料進行注射成型,得到強度層單片模坯,
所述硬度層混合料包括90~94wt%的WC,5~8wt%的Co,余量的TaC,
所述強度層混合料包括84~88wt%的WC,10~15wt%的Co,余量的TaC;
B)將所述硬度層單片模坯和強度層單片模坯交疊,進行溫壓成型,得到梯度硬質合金坯體;
C)將所述梯度硬質合金坯體進行燒結,得到梯度硬質合金。

6.  根據權利要求5所述的制備方法,其特征在于,所述步驟A)中注射成型的溫度為80~170℃。

7.  根據權利要求5所述的制備方法,其特征在于,所述步驟B)中溫壓成型的溫度為150~300℃。

8.  根據權利要求5所述的制備方法,其特征在于,所述步驟C)中燒結的溫度為1300~1450℃;
所述燒結的時間為60~90min。

9.  一種截齒頭,包括基體和復合在所述基體上的梯度硬質合金,所述梯度硬質合金為權利要求1~4任意一項所述的梯度硬質合金或權利要求5~8任意一項所述的制備方法得到的梯度硬質合金;
所述基體包括84~88wt%的WC,10~15wt%的Co,余量為TaC。

10.  根據權利要求9所述的截齒頭,其特征在于,所述梯度硬質合金的高度為所述截齒頭高度的1/3~1/2;
所述基體的高度為所述截齒頭高度的1/2~2/3。

說明書

說明書一種梯度硬質合金、制備方法及截齒頭
技術領域
本發明屬于挖掘設備技術領域,尤其涉及一種梯度硬質合金、制備方法及截齒頭。
背景技術
礦用截齒是采煤及巷道掘進機械中的易損件之一,是落煤及碎煤的主要工具,由于其工作條件的因素,礦用截齒也是礦山機械更換最頻繁的零部件之一。中國是煤礦消耗大國,相應的,礦用截齒的消耗量也非常大。
大量的礦用截齒消耗不僅增加采煤成本、影響煤碳生產的經濟效益,而且還會因為更換截齒的時間增加而降低生產效率。因此,它的性能好壞直接影響采煤機械生產能力的發揮、功率的消耗、工作平穩性和其他相關零部件的使用壽命。
目前市場上所用的礦用截齒一般是由齒柄、齒體及齒頭構成。截齒頭是礦用截齒的主要工作部位,它也是決定礦用截齒的機械性能及使用壽命的關鍵部位。礦用截齒的使用工況相當復雜,環境惡劣,需要截齒頭既滿足耐磨性,又具有較好的韌性,能夠保證足夠長的掘進能力。即,要求截齒頭同時具有高強度和高硬度。
目前,現有的截齒頭多為鍛造成型的30CrMn鋼、Si鋼、42CrM鋼。上述材料韌性較好,在采掘時很少發生斷裂,但是這些材料為了便于鍛造成型以鉆孔鑲焊硬質合金,限制了合金元素加入量,其硬度受到影響,使其耐磨性能不好,限制了其在采掘作業時的工作效率。
發明內容
本發明的目的在于提供一種梯度硬質合金、制備方法及截齒頭,本發明提供的梯度硬質合金同時具有高硬度和高強度。
本發明提供一種梯度硬質合金,由硬度層單片模坯和強度層單片模坯交疊復合得到,
所述硬度層單片模坯包括90~94wt%的WC,5~8wt%的Co,余量為TaC;
所述強度層單片模坯包括84~88wt%的WC,10~15wt%的Co,余量為TaC。
優選的,所述硬度層單片模坯的厚度為0.1~10mm。
優選的,所述強度層單片模坯的厚度為0.1~10mm。
優選的,所述強度層單片模坯與硬度層單片模坯的厚度比為1:(0.5~2)。
本發明提供一種梯度硬質合金的制備方法,包括以下步驟:
A)將硬度層混合料進行注射成型,得到硬度層單片模坯,將強度層混合料進行注射成型,得到強度層單片模坯,
所述硬度層混合料包括90~94wt%的WC,5~8wt%的Co,余量的TaC,
所述強度層混合料包括84~88wt%的WC,10~15wt%的Co,余量的TaC;
B)將所述硬度層單片模坯和強度層單片模坯交疊,進行溫壓成型,得到梯度硬質合金坯體;
C)將所述梯度硬質合金坯體進行燒結,得到梯度硬質合金。
優選的,所述步驟A)中注射成型的溫度為80~170℃。
優選的,所述步驟B)中溫壓成型的溫度為150~300℃。
優選的,所述步驟C)中燒結的溫度為1300~1450℃;
所述燒結的時間為60~90min。
本發明提供一種截齒頭,包括梯度和復合在所述基體上的梯度硬質合金,所述梯度硬質合金為上文所述的梯度硬質合金或上文所述的制備方法得到的梯度硬質合金;
所述基體包括84~88wt%的WC,10~15wt%的Co,余量為TaC。
優選的,所述梯度硬質合金的高度為所述截齒頭高度的1/3~1/2;
所述基體的高度為所述截齒頭高度的1/2~2/3。
申請人研究發現,梯度功能復合材料(FGM)與均一材料、復合材料不同。它是選用兩種(或多種)性能不同的材料,通過連續地改變這兩種(或多種)材料的組成和結構,使其界面消失導致材料的性能隨著材料的組成和結構的變化而緩慢變化。由于FGM的材料組分是在一定的空間方向上連續變化的特點,因此它能有效地克服傳統復合材料的不足:
1)將FGM用作界面層來連接不相容的兩種材料,可以大大地提高粘結強度;
2)將FGM用作界面層可以減小殘余應力和熱應力;
3)將FGM用作界面層可以消除連接材料中界面交叉點以及應力自由端點的應力奇異性;
4)用FGM代替傳統的均勻材料,既可以增強連接強度也可以減小裂紋驅動力。
有鑒于此,本發明提供了一種梯度硬質合金,由硬度層單片模坯和強度層單片模坯交疊復合得到,所述硬度層單片模坯包括90~94wt%的WC,5~8wt%的Co,余量為TaC;所述強度層單片模坯包括84~88wt%的WC,10~15wt%的Co,余量為TaC。本發明利用兩種分別具有高強度和高硬度的混合料制備出硬度和強度呈梯度分布的材料,使本發明提供的梯度硬質合金同時具有高強度和高硬度,實驗結果表明,本發明提供的梯度硬質合金的硬度大于91HRA,強度大于3600KN/mm2。
本發明還提供了一種梯度硬質合金的制備方法,本發明將注射成型和溫壓成型復合使用,使硬度層單片模坯和強度層單片模坯之間的結合自然過渡,融為一體,無任何孔隙等缺陷出現。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案,下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例,對于本領域普通技術人員來講,在不付出創造性勞動的前提下,還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明實施例1得到的截齒頭的結構示意圖;
圖2為本發明實施例1得到的截齒頭中強度層和硬度層交界處的金相圖(200μm);
圖3為本發明實施例1得到的截齒頭中強度層和硬度層交界處的金相圖(10μm)。
具體實施方式
本發明提供了一種梯度硬質合金,由硬度層單片模坯和強度層單片模坯交疊復合得到,
所述硬度層單片模坯包括90~94wt%的WC,5~8wt%的Co,余量為TaC;
所述強度層單片模坯包括84~88wt%的WC,10~15wt%的Co,余量為TaC。
本發明提供的梯度硬質合金同時具有高強度和高硬度。
本發明提供的梯度硬質合金由硬度層單片模坯和強度層單片模坯交疊復合得到,所述硬度層單片模坯包括90~94wt%的WC,5~8wt%的Co,余量為TaC,優選包括91~93wt%的WC,6~7wt%的Co,余量為TaC,更優選包括92wt%的WC,6.5wt%的Co,余量為TaC;所述硬度層單片模坯的厚度優選為0.1~10mm,更優選為0.5~8mm,最優選為0.6~4mm。
在本發明中,所述強度層單片模坯包括84~88wt%的WC,10~15wt%的Co,余量為TaC,優選包括85~87wt%的WC,11~14wt%的Co,余量的TaC,更優選包括86wt%的WC,12~13wt%的Co,余量的TaC;所述強度層單片模坯的厚度優選為0.1~10mm,更優選為0.5~8mm,最優選為0.6~4mm。
本發明優選將若干個強度層單片模坯和若干個硬度層單片模坯依次交疊,進行復合,形成硬度層和強度層依次交疊的梯度硬質合金。在本發明中,所述強度層單片模坯和硬度層單片模坯的厚度比優選為1:(0.5~2),更優選為1:1;本發明對所述強度層單片模坯和硬度層單片模坯的個數沒有特殊的限制,根據實際需要選擇合適的個數即可,本發明優選采用一個強度層單片模坯疊放一個硬度層單片模坯,依次類推,得到一層強度層和一層硬度層均勻交替疊加的梯度硬質合金,也就是說,在所述梯度硬質合金中的硬度層和強度層的厚度相同的情況下,得到的梯度硬質合金能夠具有更好的性能,因為這樣的梯度硬質合金的梯度分布均勻,不會造成實際作業中局部出現脫落或崩裂的情況。在能保證其耐磨的同時,又具有好的沖擊韌性。
本發明提供了一種梯度硬質合金的制備方法,包括以下步驟:
A)將硬度層混合料進行注射成型,得到硬度層單片模坯,將強度層混合料進行注射成型,得到強度層單片模坯,
所述硬度層混合料包括90~94wt%的WC,5~8wt%的Co,余量的TaC,
所述強度層混合料包括84~88wt%的WC,10~15wt%的Co,余量的TaC;
B)將所述硬度層單片模坯和強度層單片模坯交疊,進行溫壓成型,得到梯度硬質合金坯體;
C)將所述梯度硬質合金坯體進行燒結,得到梯度硬質合金。
本發明將硬度層混合料進行注射成型,得到硬度層單片模坯,所述硬度層混合料包括90~94wt%的WC,5~8wt%的Co,余量的TaC,優選包括91~93wt%的WC,6~7wt%的Co,余量為TaC,更優選包括92wt%的WC,6.5wt%的Co,余量為TaC;在本發明中,所述硬度層混合料優選還包括發泡劑和成型劑,所述發泡劑優選包括高密度聚乙烯和/或聚乙二醇,所述成型劑優選包括高溫蠟和/或低溫蠟,所述WC、Co和TaC的質量之和與所述發泡劑和成型劑的質量之比優選為(75~85):(5~15):(1~10)。本發明對所述發泡劑和成型劑的來源沒有特殊的限制,采用普通市售商品即可。
在本發明中,所述硬度層混合料注射成型的溫度優選為80~170℃,更優選為90~160℃,最優選為100~150℃;本發明對所述注射成型的壓力沒有特殊的限制,根據產品的尺寸和密度進行相應的調整;具體的,本發明優選將所述硬度層混合料倒入粉末冶金注塑機的進料口,設定分段加熱的程序,使得混合料在注塑機模腔中熔化、排氣及碾壓破碎,最后從出料口出來,進入通過三維軟件設計好的組合模具中,根據產品的尺寸和密度,配以一定的壓力,如,直徑為50mm,高度為30mm的產品,在注塑擠壓成型過程中需要的壓力為14MPa。第一次擠壓成型底部流道和凹型腔,隨后將模具冷卻到80~100℃后解壓;裝配型腔陰模和復合模,再次注入混合料,模體經過二次感應升溫至150~170℃,配以成型壓力第二次擠壓成型上部包覆蓋及型腔,冷卻后脫模獲得硬度層單片模坯。在本發明中,所述硬度層單片模坯的厚度優選為0.1~10mm,更優選為0.5~8mm,最優選為0.6~4mm。
本發明將強度層混合料進行注射成型,得到強度層單片模坯,所述強度層混合料包括84~88wt%的WC,10~15wt%的Co,余量為TaC,優選包括85~87wt%的WC,11~14wt%的Co,余量的TaC,更優選包括86wt%的WC,12~13wt%的Co,余量的TaC。在本發明中,所述強度層混合料優選還包括發泡劑和成型劑,所述發泡劑優選包括高密度聚乙烯和/或聚乙二醇,所述成型劑優選包括高溫蠟和/或低溫蠟,所述WC、Co和TaC的質量之和與所述發泡劑和成型劑的質量之比優選為(70~80):(5~15):(5~15)。本發明對所述發泡劑和成型劑的來源沒有特殊的限制,采用普通市售商品即可。
在本發明中,所述強度層混合料注射成型的溫度優選為80~170℃,更優選為90~160℃,最優選為100~150℃;本發明對所述注射成型的壓力沒有限 制,按照產品的尺寸和密度進行調整即可;具體的,本發明優選將所述強度層混合料倒入粉末冶金注塑機的進料口,設定分段加熱的程序,使得混合料在注塑機模腔中熔化、排氣及碾壓破碎,最后從出料口出來,進入通過三維軟件設計好的組合模具中,配以一定的壓力,第一次擠壓成型底部流道和凹型腔,隨后將模具冷卻到80~100℃后解壓;裝配型腔陰模和復合模,再次注入混合料,模體經過二次感應升溫至150~170℃,配以成型壓力第二次擠壓成型上部包覆蓋及型腔,冷卻后脫模獲得硬度層和強度層。所述強度層單片模坯的厚度優選為0.1~10mm,更優選為0.5~8mm,最優選為0.6~4mm。
得到所述硬度層單片模坯和強度層單片模坯后,本發明將所述硬度層單片模坯和強度層單片模坯依次交疊,進行溫壓成型,得到梯度硬質合金坯體。本發明優選將所述硬度層單片模坯和強度層單片模坯交替疊放,即,一層硬度層單片模坯疊加一層強度層單片模坯,依次疊加若干層后,然后進行溫壓成型,形成硬度層和強度層,得到梯度硬質合金坯體,在本發明中,所述溫壓成型的溫度優選為150~300℃,更優選為160~280℃,最優選為150~250℃;本發明對所述溫壓成型的壓力沒有特殊的限制。本發明對所述硬度層單片模坯和強度層單片模坯的層數沒有特殊的限制,根據實際需要進行選擇即可。
完成所述溫壓成型后,本發明優選將所述梯度硬質合金坯體放入真空干燥箱中進行加熱處理,以鞏固各層膜坯之間的結合力。在本發明中,所述加熱處理的溫度優選為200~260℃,更優選為220~250℃;所述加熱處理的時間優選為1~3小時,更優選為2小時。
本發明將所述梯度硬質合金坯體進行燒結,得到梯度硬質合金。本發明優選將所述梯度硬質合金坯體在汽油中浸泡,然后將浸泡過的梯度硬質合金坯體進行燒結,得到梯度硬質合金。在本發明中,所述浸泡的時間優選為6~8小時,更優選為5~7小時。本發明對所述浸泡用的汽油的種類和來源沒有特殊的限制。傳統硬質合金成型劑是石蠟、PEG或橡膠,一般通過預燒結進行脫除,其過程漫長且成本高。本發明在燒結前將所述梯度硬質合金坯體在汽油中浸泡一段時間,然后再將浸泡過的坯體進行燒結,能夠有效脫除成型劑,并且其時間將大大縮短,節約制造成本。
在本發明中,所述燒結的溫度優選為1300~1450℃,更優選為1350~1400℃;所述燒結的時間優選為60~90min,更優選為70~80min。本發明優選采用真空脫蠟一體爐進行所述燒結。
本發明還提供了一種截齒頭,包括基體和復合在所述基體上的梯度硬質合金,所述梯度硬質合金為上述技術方案中所述的梯度硬質合金;
所述基體包括84~88wt%的WC,10~15wt%的Co,余量為TaC。
參見圖1,圖1為本發明實施例1得到的截齒頭的結構示意圖,圖1中,01為梯度硬質合金,011為硬度層(黑色條狀部分),012為強度層(白色條狀部分),02為基體,03為應力孔。
在本發明中,所述梯度硬質合金為上述技術方案中所述的梯度硬質合金,將其打磨成實際所需的形狀即可,在此不再贅述。
在本發明中,所述基體包括84~88wt%的WC,10~15wt%的Co,余量為TaC,優選包括85~87wt%的WC,11~14wt%的Co,余量的TaC,更優選包括86wt%的WC,12~13wt%的Co,余量的TaC。
在本發明中,所述梯度硬質合金的高度優選為所述截齒頭高度的1/3~1/2;所述基體的高度優選為所述截齒頭高度的1/2~2/3。本發明對所述截齒頭的尺寸及形狀沒有特殊的限制,按照實際需求選定即可。在本發明中,所述基體的底部優選設置有應力孔,以釋放所述截齒頭工作中的應力,所述應力孔優選設置在所述基體底部的正中間,所述應力孔的直徑優選為2~4mm,更優選為3mm,所述應力孔的高度優選為1~3mm,更優選為2mm。
本發明優選按照以下步驟制備得到截齒頭:
1)將強度層混合料進行注射成型,得到強度層單片模坯,
所述強度層混合料包括84~88wt%的WC,10~15wt%的Co,余量的TaC;
2)將所述強度層單片模坯堆疊,得到基體坯體,然后將梯度硬質合金坯體與基體層坯體疊放,進行溫壓成型,得到截齒頭坯體,所述梯度硬質合金坯體為上述技術方案梯度硬質合金的制備方法中步驟B)得到的梯度硬質合金;
3)將所述截齒頭坯體進行燒結,得到截齒頭。
在本發明中,所述步驟1)中強度層混合料注射成型的方法與上述技術方案中梯度硬質合金的制備方法中的步驟A)中的強度層混合料注射成型的方法一致,在此不再贅述。
本發明將所述強度層單片模坯堆疊,得到基體坯體,然后將所述梯度硬質合金坯體與基體坯體疊放,進行溫壓成型,得到截齒頭坯體。在本發明中,所述強度層堆疊的層數和高度沒有具體的限制,使得最終得到的基體層的高度為所述截齒頭高度的1/2~2/3即可。在本發明中,所述溫壓成型的溫度優選為150~300℃,更優選為160~280℃,最優選為150~250℃;本發明對所述溫壓成型的壓力沒有特殊限制。
在本發明中,所述步驟4)中的燒結與上述技術方案中梯度硬質合金的制備方法中步驟C)中的燒結的方法一致,在此不再贅述。
本發明優選在所述燒結結束后進行冷卻,得到截齒頭毛坯,將所述毛坯進行磨削加工,得到截齒頭。
本發明采用MM2000型滑動磨損試驗機進行常溫干滑動磨損試驗。試樣為本發明得到的截齒頭,尺寸為10mm×10mm×10mm,對磨環材料為淬火+低溫回火(硬度HRC53)的42CrMo,法向載荷20Kgf,對磨環轉速400r/min,磨損時間60min,總滑動距離約3800m。以相對耐磨性(=標樣磨損失重量/試樣磨損失重量)作為材料耐磨性的指標。結果表明,本發明提供的截齒頭的相對耐磨性為84.9。
本發明采用20℃恒溫浸泡腐蝕測試方法,在0.5mol/L鹽酸水溶液中測試材料的耐蝕性能,以316L不銹鋼為對比試樣,測試168小時浸泡后的腐蝕失重量,以相對耐蝕性(=標樣腐蝕失重量/試樣腐蝕失重量)作為材料耐蝕性的指標。結果表明,本發明提供的截齒頭的相對耐腐蝕性為31.4。
本發明按照壓痕法測定了本發明得到的截齒頭的硬度,結果表明,本發明中截齒頭的硬度大于91HRA。
本發明采用萬能試驗機測定了本發明得到的截齒頭的強度,測試樣條尺寸為8mm×8mm×20mm。在本發明中,所述強度為抗彎強度,即待測材料在受到與材料軸線垂直荷載作用下,完全斷裂時的極限強度。抗彎強度存在尺寸效應。結果表明,本發明中截齒頭的強度大于3600kN/mm2。
為了進一步說明本發明,以下結合實施例對本發明提供的一種梯度硬質合金、制備方法及截齒頭進行詳細描述,但不能將其理解為對本發明保護范圍的限定。
實施例1:
將85g的牌號A料、10g的聚乙二醇和5g的高溫蠟混合,得到硬度層混合料;將80g的牌號B混合料、10g的聚乙二醇和10g的高溫蠟混合,得到強度層混合料;其中牌號A料中WC的質量含量占比為90wt%,Co的質量含量為5wt%,余量為TaC;牌號B料中WC的質量含量占比為84wt%,Co的質量含量占比為10wt%,余量為TaC。
將硬度層混合料和強度層混合料分別進行注射成型(將混合料分別倒入粉末冶金注塑機的進料口,設定分段加熱的程序,在160℃下。使得混合料在注塑機模腔中熔化、排氣及碾壓破碎,最后從出料口出來,進入通過三維軟件設計好的組合模具中,配以一定的壓力,第一次擠壓成型底部流道和凹型腔,隨后將模具冷卻到80℃后解壓;裝配型腔陰模和復合模,再次注入混合料,模體經過二次感應升溫至150℃,配以成型壓力第二次擠壓成型上部包覆蓋及型腔,冷卻后脫模獲得所需形狀的坯體),然后將得到0.5mm厚的硬度層單片膜坯和0.5mm厚的強度層單片膜坯相互依次交疊,得到具有3cm的梯度層,將所得的梯度層進行溫壓處理,即放入真空干燥箱中進行加熱處理,加熱溫度為200℃,保溫2h,以鞏固膜坯之間的結合力。
將強度層混合料通過同樣的注射成型工藝制得強度層單片膜坯,然后將強度層單片膜坯堆疊制得基體層,基體高度為3cm。
將梯度層與基體層疊在一起(基體層在下,梯度層在上),經溫壓處理(溫壓工藝同上)后,獲得所需的復合坯體。
將所述復合坯體在汽油中浸泡6h,然后將浸泡過的復合坯體在真空脫蠟一體爐中進行燒結,燒結溫度為1400℃,保溫時間為60min,燒結結束后進行冷卻,得到毛坯,將毛坯進行磨削加工,得到截齒頭。
得到的截齒頭的結構如圖1所示,圖1為本發明實施例1得到的截齒頭的結構示意圖。
本發明對本實施例得到的截齒頭進行了金相分析,如圖2~3所示,圖2為本發明實施例1得到的截齒頭中強度層和硬度層交界處的金相圖(200μ m);圖3為本發明實施例1得到的截齒頭中強度層和硬度層交界處的金相圖(10μm)。通過圖2可以明顯看出硬度層與強度層的顯微結構的區別,左邊是細(或超細)晶粒的強度層,它具有高強度,這就保證截齒良好的抗沖擊韌性;右邊為中(或粗)顆粒的硬度層,它具有高硬度,這便給予截齒頭好的耐磨性。通過圖3可以看出硬度層和強度層單片膜坯的交界處過度相當自然,毫無違和感。分解處雖然能明顯看出晶粒度不同,但二者粘結相已經融為一體,即單片膜坯之間已完美結合,無任何孔隙等缺陷出現,燒結后毛坯已形成一個完整的、機械性能優異的礦用截齒頭。
本發明按照上述技術方案測定了截齒頭的相對耐磨性、相對耐腐蝕性、硬度和強度,結果表明,本實施例得到的截齒頭的相對耐磨性為84.9,相對耐腐蝕性為29.9,硬度為90.1HRA;強度為3600KN/mm2。
實施例2:
將75g的牌號A料、10g的聚乙二醇和10g的高溫蠟混合,得到硬度層混合料;將70g的牌號B混合料、15g的聚乙二醇和15g的高溫蠟混合,得到強度層混合料;其中牌號A料中WC的質量含量占比為94wt%,Co的質量含量為5wt%,余量為TaC;牌號B料中WC的質量含量占比為80wt%,Co的質量含量占比為15wt%,余量為TaC。
將硬度層混合料和強度層混合料分別進行注射成型(將混合料分別倒入粉末冶金注塑機的進料口,設定分段加熱的程序,在150℃下,使得混合料在注塑機模腔中熔化、排氣及碾壓破碎,最后從出料口出來,進入通過三維軟件設計好的組合模具中,配以一定的壓力,第一次擠壓成型底部流道和凹型腔,隨后將模具冷卻到100℃后解壓;裝配型腔陰模和復合模,再次注入混合料,模體經過二次感應升溫至170℃,配以成型壓力第二次擠壓成型上部包覆蓋及型腔,冷卻后脫模獲得所需形狀的坯體),然后將得到0.5mm厚的硬度層單片膜坯和0.5mm厚的強度層單片膜坯相互依次交疊,得到3cm的梯度層,將所得的梯度層在230℃下進行溫壓處理,即放入真空干燥箱中進行加熱處理,加熱溫度為260℃,保溫2h,以鞏固膜坯之間的結合力。
將強度層混合料通過同樣的注射成型工藝制得強度層單片膜坯,然后將強度層單片膜坯堆疊制得基體層,基體高度為4cm。
將梯度層與基體層疊在一起(基體層在下,梯度層在上),經溫壓處理(溫壓工藝同上)后,獲得所需的復合坯體。
將所述復合坯體在汽油中浸泡8h,然后將浸泡過的復合坯體在真空脫蠟一體爐中進行燒結,燒結溫度為1400℃,保溫時間為60min,燒結結束后進行冷卻,得到毛坯,將毛坯進行磨削加工,得到截齒頭。
本發明按照上述技術方案測定了截齒頭的相對耐磨性、相對耐腐蝕性、硬度和強度,結果表明,本實施例得到的截齒頭的相對耐磨性為81.6,相對耐腐蝕性為31.4,硬度為89.5HRA;強度為3800KN/MM2。
實施例3:
將80g的牌號A料、14g的聚乙二醇和6g的高溫蠟混合,得到硬度層混合料;將88g的牌號B混合料、6g的聚乙二醇和6g的高溫蠟混合,得到強度層混合料;其中牌號A料中WC的質量含量占比為93wt%,Co的質量含量為5wt%,余量為TaC;牌號B料中WC的質量含量占比為87wt%,Co的質量含量占比為10wt%,余量為TaC。
將硬度層混合料和強度層混合料分別進行注射成型(將混合料分別倒入粉末冶金注塑機的進料口,設定分段加熱的程序,在120℃下,使得混合料在注塑機模腔中熔化、排氣及碾壓破碎,最后從出料口出來,進入通過三維軟件設計好的組合模具中,配以一定的壓力,第一次擠壓成型底部流道和凹型腔,隨后將模具冷卻到100℃后解壓;裝配型腔陰模和復合模,再次注入混合料,模體經過二次感應升溫至170℃,配以成型壓力第二次擠壓成型上部包覆蓋及型腔,冷卻后脫模獲得所需形狀的坯體),然后將得到0.5mm厚的硬度層單片膜坯和0.5mm厚的強度層單片膜坯相互依次交疊,得到4cm的梯度層,將所得的梯度層在230℃下進行溫壓處理,即放入真空干燥箱中進行加熱處理,加熱溫度為260℃,保溫2h,以鞏固膜坯之間的結合力。
將強度層混合料通過同樣的注射成型工藝制得強度層單片膜坯,然后將強度層單片膜坯堆疊制得基體層,基體高度為4cm。
將梯度層與基體層疊在一起(基體層在下,梯度層在上),經溫壓處理(溫壓工藝同上)后,獲得所需的復合坯體。
將所述復合坯體在汽油中浸泡7h,然后將浸泡過的復合坯體在真空脫蠟一體爐中進行燒結,燒結溫度為1400℃,保溫時間為60min,燒結結束后進行冷卻,得到毛坯,將毛坯進行磨削加工,得到截齒頭。
本發明按照上述技術方案測定了截齒頭的相對耐磨性、相對耐腐蝕性、硬度和強度,結果表明,本實施例得到的截齒頭的相對耐磨性為79.5,相對耐腐蝕性為28.8,硬度為90.1HRA;強度為3600KN/MM2。
以上所述僅是本發明的優選實施方式,應當指出,對于本技術領域的普通技術人員來說,在不脫離本發明原理的前提下,還可以做出若干改進和潤飾,這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。   內容來自專利網www.wwszu.club轉載請標明出處

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