含氧化铝颗粒与氮化硅晶须的碳化钨复合材料及制备方法

摘要

本发明公开了一种含氧化铝颗粒与氮化硅晶须的碳化钨复合材料及制备方法。该碳化钨复合材料含按质量百分比0.5～3％的氧化铝颗粒和0.4～10％的氮化硅晶须，其余为碳化钨以及不可避免的杂质相；所述氮化硅晶须为原位自生β-Si3N4晶须。本发明制备的WC复合材料不含任何金属粘结相，具有优良的硬度、耐磨性和高温力学性能，以及中等的韧性；本发明不仅可以降低WC复合材料制备的成本，还有效地扩大了其应用范围，该材料适合作为刀具如可转位刀片等，塑性加工工具如拉丝模等，也适合作为剪切工具如冲剪模等。

主权项

含氧化铝颗粒与氮化硅晶须的碳化钨复合材料，其特征在于：所述碳化钨复合材料含Al2O3颗粒与β‐Si3N4晶须，其余为WC以及不可避免的杂质相；所述Al2O3颗粒的质量百分比为0.5～3%；所述β‐Si3N4晶须为由α‐Si3N4原位自生晶须，其晶须的长径比≥3，其质量百分比为0.4～10%；所述含氧化铝颗粒与氮化硅晶须的碳化钨复合材料，其制备方法包括如下步骤及其工艺条件：步骤一：备料将WC、Al2O3、α‐Si3N4粉末按下述质量百分比配比原料粉末：WC87～99%，Al2O30.5～3%，颗粒为0.5～10μm的α‐Si3N40.5～10%，其余为不可避免的微量杂质；步骤二：粉末分散与混合将上述原料粉末置于有机或无机溶剂中，采用强制手段使团聚粉末分散，再将所得浆料进行湿式低能球磨，制得混合浆料；步骤三：粉末干燥与过筛将上述混合浆料置于干燥炉内烘干至溶剂残余量≤1%，然后碾碎、过筛，得到颗粒尺寸≤250μm的混合粉末；步骤四：烧结粉末采用放电等离子烧结或热压烧结技术对上述混合粉末进行成型和烧结；所述放电等离子烧结为一步烧结工艺或两步烧结工艺，所述一步烧结工艺条件如下：烧结电流类型为直流脉冲电流，烧结压力：30～70MPa，烧结升温速率：50～300℃/min，烧结温度：1550～1900℃，烧结保温时间：0～20min，烧结真空度：≤4Pa；所述两步烧结工艺条件如下：第一步：烧结电流类型为直流脉冲电流，烧结压力：30～70MPa，烧结升温速率：50～300℃/min，烧结温度：1550～1900℃，烧结保温时间：0～20min，烧结真空度：≤4Pa；第二步：烧结电流类型为直流脉冲电流，烧结压力：30～70MPa，降温速率：50～300℃/min，烧结温度：1350～1550℃，烧结保温时间：0～20min，烧结真空度：≤4Pa；所述热压烧结为一步烧结工艺或两步烧结工艺，所述一步烧结工艺条件如下：烧结压力：30～70MPa，烧结升温速率：5～20℃/min，烧结温度：1550～1900℃，烧结保温时间：0～120min，烧结气氛：真空度≤4Pa或0.1MPa的N2气氛保护；所述两步烧结工艺条件如下：第一步：烧结压力：30～70MPa，烧结升温速率：5～20℃/min，烧结温度：1550～1900℃，烧结保温时间：0～120min，烧结气氛：真空度≤4Pa或0.1MPa的N2气氛保护；第二步：烧结压力：30～70MPa，降温速率：5～20℃/min，烧结温度：1350～1550℃，烧结保温时间：0～120min，烧结气氛：真空度≤4Pa或0.1MPa的N2气氛保护。