專(zhuān)利名稱(chēng)：用于截齒或挖路齒的超粗晶粒硬質(zhì)合金材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于截齒或挖路齒的超粗晶粒硬質(zhì)合金材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
截齒是安裝在采煤機(jī)和掘進(jìn)機(jī)工作機(jī)構(gòu)上用于割煤或割巖的工具，而起切割作用的是焊在截齒頭部的合金體。中國(guó)是一個(gè)煤炭大國(guó)，年消耗各類(lèi)截齒800 900萬(wàn)把，其中鎬形截齒約500 600萬(wàn)把，折合硬質(zhì)合金約400 480噸。以前截齒合金常用材質(zhì)的鈷含量一般為11 13%，晶粒度為2 3μ m，硬度為HRA 87. 0 87. 8。以上普通合金在切割含較多煤矸石和巖層時(shí)容易出現(xiàn)碎齒現(xiàn)象，使用壽命較低。此外，15% Co含量以上合金雖然可以解決碎齒問(wèn)題，但由于截齒在工作時(shí)，齒頭可產(chǎn)生600 800°C的高溫，大的熱應(yīng)力使合金出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象，最終導(dǎo)致合金掉塊而失效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種超粗晶粒硬質(zhì)合金材料及其制備方法。本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)用于截齒或挖路齒的超粗晶粒硬質(zhì)合金材料，其特征在于其組分具有如下的重量百分比碳化鎢82 94.9%，鈷5 16%;TiC0.05 1.0%;NbC0.05 1.0%。進(jìn)一步地，上述的用于截齒或挖路齒的超粗晶粒硬質(zhì)合金材料，其中，所述碳化鎢的晶粒度為5 10 μ m，斷裂韌性為17 25MPa m1/2，硬度為HRA 84. 0 88. 0。本發(fā)明用于截齒或挖路齒的超粗晶粒硬質(zhì)合金材料的制備方法，按配比選用Co 粉、WC粉、TiC粉和NbC粉，配好料后以丙酮作為球磨介質(zhì)進(jìn)行濕磨，干燥后制得混合料，模壓成型，以1400 1500°C溫度進(jìn)行燒結(jié)，制得超粗晶粒硬質(zhì)合金材料。本發(fā)明技術(shù)方案突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在本發(fā)明運(yùn)用科學(xué)的配方，在提高合金韌性的同時(shí)，也提高合金的抗沖擊和抗熱塑變性，延長(zhǎng)合金的使用壽命。其制備工藝包括配料、濕磨和燒結(jié)工序，由于采用Fsss粒度為10 30 μ m的粗顆粒WC粉，燒結(jié)溫度為1400 1500°C，使得合金中WC的平均晶粒度為5. 0 10. 0 μ m，明顯高于普通合金的WC晶粒度。增大合金中WC的晶粒度，可使Co相平均自由程大，則合金的斷裂阻抗大，裂紋擴(kuò)展緩慢，提高了合金的韌性；同時(shí)加入了適量的 TiC、NbC，可生成除WC和Co的第三種顯微結(jié)構(gòu)相，改善粘結(jié)相結(jié)構(gòu)和晶間微觀結(jié)構(gòu)，提高了合金的耐磨性、抗沖擊和抗熱塑變性，從而使合金的綜合性能大大提高。本發(fā)明超粗晶粒硬質(zhì)合金用于采煤截齒，其使用壽命提高30 40 %。
具體實(shí)施例方式用于截齒或挖路齒的超粗晶粒硬質(zhì)合金材料，其組分重量百分比為碳化鎢82 94. 9%，鈷5 16%;TiC 0. 05 1. 0%;NbC 0. 05 1. 0%。其中，碳化鎢的晶粒度為5 10 μ m,斷裂韌性為17 25MPa mV2，硬度為HRA 84. 0 88. 0。合金中WC的平均晶粒度為 5. 0 10. 0μ m，明顯高于中粗晶粒合金的WC晶粒度，提高了合金的韌性；同時(shí)加入了適量的TiC、NbC，可生成除WC和Co的第三種顯微結(jié)構(gòu)相，改善粘結(jié)相結(jié)構(gòu)和晶間微觀結(jié)構(gòu)，可提高了合金的耐磨性、抗沖擊和抗熱塑變性，從而使合金的綜合性能大大提高。本發(fā)明用于截齒或挖路齒的超粗晶粒硬質(zhì)合金材料的制備方法，按配比選用Co 粉、WC粉、TiC粉和NbC粉，配好料后以丙酮作為球磨介質(zhì)進(jìn)行濕磨，干燥后制得混合料，模壓成型，以1400 1500°C溫度進(jìn)行燒結(jié)，制得超粗晶粒硬質(zhì)合金材料。實(shí)施例1 配料時(shí)選用重量百分比為9.0%的Co粉，0.25% TiC粉，0.25% NbC粉，90. 5%的 Fsss粒度為18.0 22. Ομπι的粗顆粒WC粉。以丙酮作為球磨介質(zhì)進(jìn)行濕磨，干燥后制得混合料，模壓成型后，以1420 1490°C溫度進(jìn)行燒結(jié)。以Φ 12. 7X19. 05的圓柱試樣作為檢測(cè)本發(fā)明制備的超粗晶粒硬質(zhì)合金的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，其WC平均晶粒度為7. 5μπι，斷裂韌性為 22MPa m"2，硬度為HRA85. 0 86. 0。該9. 0% Co含量的超粗晶粒合金具有較好的韌性和耐磨性，用于采煤截齒上，適用于切割含堅(jiān)硬煤矸石的f3 6煤層。實(shí)施例2:配料時(shí)選用重量百分比為10. 0%的Co粉，0. 5% TiC粉，0. 5% NbC粉，89%的Fsss 粒度為12.0 16. Ομπι的粗顆粒WC粉。以丙酮作為球磨介質(zhì)進(jìn)行濕磨，干燥后制得混合料，模壓成型后，以1420 1490°C溫度進(jìn)行燒結(jié)。以Φ 12. 7X19. 05的圓柱試樣作為檢測(cè)本發(fā)明制備的超粗晶粒硬質(zhì)合金的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，其WC平均晶粒度為7. 0 μ m，斷裂韌性為20MPa m1/2,硬度為HRA85. 8 86. 8。該10. 0% Co含量的超粗晶粒合金具有較好的韌性和耐磨性， 用于采煤截齒上，適用于切割含堅(jiān)硬煤矸石的f3 6煤層。實(shí)施例3 配料時(shí)選用重量百分比為12. 0%的Co粉，0. 75% TiC粉，0. 75% NbC粉，86. 5%的 Fsss粒度為12.0 16. Ομπι的粗顆粒WC粉。以丙酮作為球磨介質(zhì)進(jìn)行濕磨，干燥后制得混合料，模壓成型后，以1400 1470°C溫度進(jìn)行燒結(jié)。以Φ 12. 7X19. 05的圓柱試樣作為檢測(cè)本發(fā)明制備的超粗晶粒硬質(zhì)合金的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，其WC平均晶粒度為7. 0 μ m，斷裂韌性為 23MPa m"2，硬度為HRA84. 8 85. 8。該12.0% Co含量的超粗晶粒合金具有很好的韌性， 用于掘進(jìn)機(jī)截齒上，用于切割含f6 10巖層。實(shí)施例4 配料時(shí)選用重量百分比為16. 0%的Co粉，0. 75% TiC粉，0. 75% NbC粉，82. 5%的 Fsss粒度為11.0 15. Ομπι的粗顆粒WC粉。以丙酮作為球磨介質(zhì)進(jìn)行濕磨，干燥后制得混合料，模壓成型后，以1400 1470°C溫度進(jìn)行燒結(jié)。以Φ 12. 7X19. 05的圓柱試樣作為檢測(cè)本發(fā)明制備的超粗晶粒硬質(zhì)合金的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，其WC平均晶粒度為6. 5μπι，斷裂韌性為 25MPa m"2，硬度為HRA84. 0 85. 0。該16.0% Co含量的超粗晶粒合金具有很好的韌性， 用于掘進(jìn)機(jī)截齒上，用于切割含f6 10巖層。
實(shí)施例5 配料時(shí)選用重量百分比為5.0%的Co粉，0. TiC粉，0. NbC粉，94. 8%的 Fsss粒度為26. 0 30. 0 μ m的粗顆粒WC粉。以丙酮作為球磨介質(zhì)進(jìn)行濕磨，干燥后制得混合料，模壓成型后，以1450 1500°C溫度進(jìn)行燒結(jié)。以Φ 12. 7X19. 05的圓柱試樣作為檢測(cè)本發(fā)明制備的超粗晶粒硬質(zhì)合金的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，其WC平均晶粒度為9. 0 μ m，斷裂韌性為 19MPa m"2，硬度為HRA86. 2 87. 2。該5. 0% Co含量的超粗晶粒合金具有較好的韌性和耐磨性，用于采煤截齒上，適用于切割含堅(jiān)硬煤矸石的f3 6煤層。綜上所述，本發(fā)明運(yùn)用科學(xué)的配方，在提高合金韌性的同時(shí)，也提高合金的抗沖擊和抗熱塑變性，延長(zhǎng)合金的使用壽命。其制備工藝包括配料、濕磨和燒結(jié)工序，由于采用 Fsss粒度為10 30 μ m的粗顆粒WC粉，燒結(jié)溫度為1400 1500°C，使得合金中WC的平均晶粒度為5. 0 10. 0 μ m,明顯高于普通合金的WC晶粒度。增大合金中WC的晶粒度，可使Co相平均自由程大，則合金的斷裂阻抗大，裂紋擴(kuò)展緩慢，提高了合金的韌性；同時(shí)加入了適量的TiC、NbC，可生成除WC和Co的第三種顯微結(jié)構(gòu)相，改善粘結(jié)相結(jié)構(gòu)和晶間微觀結(jié)構(gòu)，提高了合金的耐磨性、抗沖擊和抗熱塑變性，從而使合金的綜合性能大大提高。本發(fā)明的超粗晶粒硬質(zhì)合金用于采煤截齒，其使用壽命提高30 40%。需要理解到的是以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.用于截齒或挖路齒的超粗晶粒硬質(zhì)合金材料，其特征在于其組分具有如下的重量百分比碳化鎢 82 94. 9%， 鈷5 16% ；TiC0. 05 1. 0% ；NbC0.05 1.0%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于截齒或挖路齒的超粗晶粒硬質(zhì)合金材料，其特征在于 所述碳化鎢的晶粒度為5 10 μ m，斷裂韌性為17 25MPam1/2，硬度為HRA 84. 0 88. 0。
3.權(quán)利要求1所述的用于截齒或挖路齒的超粗晶粒硬質(zhì)合金材料的制備方法，其特征在于按配比選用Co粉、WC粉、TiC粉和NbC粉，配好料后以丙酮作為球磨介質(zhì)進(jìn)行濕磨，干燥后制得混合料，模壓成型，以1400 1500°C溫度進(jìn)行燒結(jié)，制得超粗晶粒硬質(zhì)合金材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于截齒或挖路齒的超粗晶粒硬質(zhì)合金材料及制備方法，其組分為碳化鎢82～94.9％，鈷5～16％；TiC 0.05～1.0％；NbC 0.05～1.0％。其制備工藝是按配比選用Co粉、WC粉、TiC粉和NbC粉，配好料后以丙酮作為球磨介質(zhì)進(jìn)行濕磨，干燥后制得混合料，模壓成型，以1400～1500℃溫度進(jìn)行燒結(jié)，制得超粗晶粒硬質(zhì)合金材料。合金中WC的平均晶粒度為5.0～10.0μm，明顯高于中粗晶粒合金的WC晶粒度，提高了合金的韌性；同時(shí)加入了適量的TiC、NbC，可生成除WC和Co的第三種顯微結(jié)構(gòu)相，改善粘結(jié)相結(jié)構(gòu)和晶間微觀結(jié)構(gòu)，提高了合金的耐磨性、抗沖擊和抗熱塑變性，使合金的綜合性能大大提高。
文檔編號(hào)C22C29/08GK102220532SQ201110136199
公開(kāi)日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者余立新, 劉華平, 張艷淮, 李雄明, 陸慶忠 申請(qǐng)人:蘇州新銳硬質(zhì)合金有限公司