具有冷卻劑通道的復合制品和工具制造方法
【專利摘要】本發明公開了具有冷卻劑通道的復合制品和工具制造方法。從旋轉工具和旋轉工具坯中選出的復合制品包括：至少一外部區域和一共軸設置的芯區域，其中，外部區域包括第一復合材料，芯區域包括第二復合材料，第一復合材料在至少一種特性方面與第二復合材料不同；以及至少一個內部冷卻劑通道，該內部冷卻劑通道縱向地設置在復合制品的內部并且與外部區域和芯區域相交；其中第一復合材料和第二復合材料各包括粘結劑中的硬顆粒；其中第一復合材料包括立方相碳化物；和其中基于第一復合材料的總重量，第一復合材料中立方相碳化物的濃度小于5重量百分比。
【專利說明】具有冷卻劑通道的復合制品和工具制造方法
[0001]本申請是申請日為:2006年6月14日，申請號為:200680014550.2，名稱為:具有冷卻劑通道的復合制品和工具制造方法的發明的分案申請。
【技術領域】
[0002]本發明總體上涉及形成具有復合構造的制品(例如，工具坯)的方法，所述復合構造包括不同的成分和/或微觀結構的區域。本發明還涉及旋轉工具和旋轉工具的工具坯，旋轉工具具有復合構造和至少一個冷卻劑通道。本發明的方法基本上應用于旋轉工具的生產，并且可以例如應用于硬質合金旋轉工具的生產，該硬質合金旋轉工具用于材料去除操作，例如鉆孔、鉸孔、鉆埋頭孔、鏜孔和端銑削。
【背景技術】
[0003]硬質合金旋轉工具(即，受到驅動進行旋轉的工具)通常用于機加工操作，例如鉆孔、鉸孔、鉆埋頭孔、鏜孔、端銑削和攻絲。這類工具一般具有實心的整體構造。這類工具的制造過程可以包括固結冶金粉末(包括微粒陶瓷和粘結金屬)，以形成壓塊。然后燒結該壓塊以形成具有實心整體構造的圓柱形工具坯。正如這里所使用的，整體構造是指工具由例如硬質合金材料構成，該材料在工具內的任何工作容積處都具有大致相同的特性。在燒結之后，對工具坯進行適當的機加工，以形成旋轉工具的具有特定幾何形狀的切削刃和其它部件。旋轉工具包括例如鉆、端銑刀、鉸刀和絲錐。
[0004]由硬質合金構成的旋轉工具適合于許多工業應用，包括由例如金屬、木材和塑料制成的材料的切割和成形。硬質合金工具因這些材料的特性中結合了拉伸強度、耐磨性和韌性而在工業上很重要。硬質合金材料包括至少兩相:至少一種硬陶瓷組分和由金屬粘結劑構成的柔軟基體。硬陶瓷組分可以是例如在元素周期表中位于IVB至VIB族內的元素的碳化物。通常的示例是碳化鎢。粘結劑可以是金屬或金屬合金，一般是鈷、鎳、鐵或這些金屬的合金。粘結劑將陶瓷組分“接合”在三維空間中互連的基體內。硬質合金可以通過固結由至少一種粉末陶瓷組分和至少一種粉末粘結劑構成的冶金粉末混合物來制造。
[0005]硬質合金材料的物理和化學性質部分地取決于用于生產該材料的冶金粉末的單個組分。硬質合金材料的性質由例如陶瓷組分的化學組成、陶瓷組分的顆粒尺寸、粘結劑的化學組成以及粘結劑與陶瓷組分的比例確定。通過改變冶金粉末的組分，可以將諸如鉆和端銑刀的旋轉工具生產成具有與特定應用場合相匹配的獨特性質。
[0006]整體旋轉工具還可以包括延伸通過其主體和柄部的冷卻劑通道，以允許諸如油或水的冷卻劑流到旋轉工具的切削表面。冷卻劑可以在柄端部處進入通道并在鉆尖處離開。冷卻劑冷卻旋轉工具和工件，并有助于將碎屑和灰塵從孔中噴出。在機加工操作期間使用冷卻劑除了延長工具壽命以外，還允許利用旋轉工具的更高的切削速度和更快的進給速率。具有冷卻劑通道的旋轉工具特別適合于在硬材料中鉆深孔。
[0007]然而，旋轉工具的整體構造在本質上限制了其性能和應用范圍。例如，圖1示出螺旋鉆10的側視圖和端視圖，該螺旋鉆10具有用于在諸如木材、金屬和塑料的構造材料中形成并拋光孔的典型設計。螺旋鉆10包括最初切入工件中的橫刃11。鉆10的切削尖14跟隨橫刃11并且在鉆孔的同時去除大部分材料。切削尖14的外周16對孔進行拋光。在切削過程中，切削速度從鉆的中心到鉆的外周顯著不同。該現象在圖2中示出，該圖示意性地比較了典型螺旋鉆的切削尖的內徑D1、外徑D3和中徑D2的切削速度。在圖2(b)中，外徑D3為1.00英寸，直徑Dl和D2分別為0.25和0.50英寸。0 2(a)示出螺旋鉆以每分鐘200轉的速度工作時三個不同直徑處的切削速度。如圖2(a)和(b)所示，在旋轉工具的切削刃上的不同點處測量的切削速度將隨著距工具旋轉軸線的距離的增加而增加。
[0008]由于切削速度的變化，具有整體構造的鉆和旋轉工具將不能經受均勻的磨損和/或切削和工具切削刃在從工具切削表面的中心到外側邊緣的不同點處的開裂。此外，在鉆經過表面硬化的材料時，橫刃一般用于穿透外層，而鉆體的剩余部分去除表面硬化材料的較軟芯部的材料。因此，在上述應用場合使用的整體構造的常規鉆的橫刃的磨損速度將比切削刃的剩余部分的磨損速度快得多，從而致使這種鉆的使用壽命相對較短。在這兩種情況下，由于常規硬質合金鉆的整體構造，必須頻繁地重新研磨切削刃，從而大大地限制了刀刃的使用壽命。頻繁的重新研磨和工具改變也會導致所使用的機床有過多的停機時間。
[0009]因此，已經使用了諸如復合旋轉工具的復合制品，例如在美國專利N0.6，511，265中所描述的那些工具，該專利的全部內容在此引作參考。如果適當設計，復合旋轉工具與具有整體性更強的構造的旋轉工具相比可以具有增加的工具使用壽命。然而，需要這樣的鉆和其它旋轉工具，它們在工具的不同區域具有不同的特性并包括冷卻劑通道。作為示例，需要這樣的硬質合金鉆和其它旋轉工具，無論相對于工具旋轉軸在工具表面上的位置如何，都將受到大致均勻的磨損，并且允許在切削表面處進行冷卻。需要一種具有冷卻劑通道的復合旋轉工具，使得復合旋轉工具可以具有與整體式旋轉工具相同的益處。還需要一種制造復合旋轉工具和包括冷卻劑通道的復合旋轉工具的通用方法。

【發明內容】

[0010]本發明的實施例包括復合制品，該復合制品包括至少一第一區域和一第二區域。第一區域可包括第一復合材料，其中第一區域包括小于5wt.%重量的立方相碳化物(cubiccarbides),第二區域可包括第二復合材料,其中第二復合材料在至少一種特性方面與第一復合材料不同。復合制品還可包括至少一個冷卻劑通道。在一些實施例中，第一和第二復合材料可以各包括粘結劑中的硬顆粒，其中這些硬顆粒獨立地包括碳化物、氮化物、硼化物、硅化物、氧化物及其固溶體中至少之一，并且粘結劑包括從鈷、鎳、鐵及其合金中選出的至少一種金屬。在具體實施例中，第一復合材料和第二復合材料可以各包括粘結劑中的金屬碳化物。
[0011 ] 所述特性可以是從由彈性模量、硬度、耐磨性、斷裂韌度、拉伸強度、耐蝕性、熱膨脹系數和導熱系數構成的組中選出的至少一種特性。復合制品例如可以是旋轉工具、旋轉工具坯、鉆、端銑刀、絲錐、桿和棒中之一。在一些實施例中，復合制品還可包括兩個或更多的冷卻劑通道，并且這些冷卻劑通道可以是大致直線或大致螺旋線的形狀。
[0012]本發明的實施例還包括一種形成制品的方法，該方法包括共擠出包括金屬碳化物的至少兩種復合材料以形成生坯。所述復合材料可以是上述的那些。可以通過模具進行所述至少兩種復合材料的共擠出，并且在某些實施例中，模具可包括用于在生坯中制出內部通道的裝置。模具可包括至少一根絲線以形成生坯內的內部通道，其中絲線可以是剛性的或柔韌的。
[0013]實施例還包括一種制造具有復合結構的旋轉工具的方法，該方法包括:將擠出的第一粉末金屬置于模具空隙的第一區域中；將第二冶金粉末金屬置于空隙的第二區域中，所述擠出的第一粉末金屬不同于第二冶金粉末；壓縮模具以使擠出的第一粉末金屬和第二粉末金屬固結以形成生坯。可以燒結生坯以形成制品。在燒結之前或之后可以從生坯中去除材料以提供至少一個切削刃。
[0014]讀者通過考慮下面對本發明實施例的詳細描述，將理解本發明上述的細節和優點以及其它。讀者在利用本發明時也可以理解本發明的其它細節和優點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]本發明的特點和優點可以通過參照附圖更好地理解，附圖中:
[0016]圖1 (a)和I (b)分別是具有冷卻劑通道的常規螺旋鉆的平面圖和端視圖；
[0017]圖2 (a)是示出圖2 (b)所示的常規螺旋鉆的三個直徑Dl、D2和D3處的切削速度的圖示；
[0018]圖3(a)和3(b)包括根據本發明方法的實施例生產的桿的橫截面(圖3(a))和縱截面(圖3(b))，該桿包括中心碳化物等級B的芯和硬質合金等級A的殼；
[0019]圖4 (a)-4(d)示出復合硬質合金的實施例的截面圖；
[0020]圖5(a)_5(d)是坯的實施例，示出不同構造的冷卻劑通道的示例，例如直的單一冷卻劑通道(圖5(a));兩個直的通道(圖5(b));兩個螺旋形或螺線形通道(圖5(c));以及三個螺旋形或螺線形通道(圖5(d));
[0021]圖6(a)示出共擠出擠壓設備，用于將等級A的管和等級B的桿共擠壓通過具有內部螺旋鋸齒的模具，以生產具有螺旋形或螺線形通道的坯；
[0022]圖6(b)示出通道模具；
[0023]圖6(c)是離開具有螺旋鋸齒的模具的具有內部通道的共擠壓復合硬質合金桿的照片；
[0024]圖7示出用在本發明的方法的實施例中的干套模均衡壓制設備，其中本發明的方法包括固結具有擠出桿的硬質合金等級B和由硬質合金等級A制成的內部通道；
[0025]圖8(a)是具有本發明內部冷卻劑通道的復合桿的縱截面的照片，照片中的尼龍絲線已經插入到通道中，從而更清晰地示出其位置和冷卻劑通道的路徑；和
[0026]圖8(b)是由具有內部冷卻劑通道的復合硬質合金制成的鉆的縱截面的照片。
【具體實施方式】
[0027]本發明提供了旋轉切削工具、切削工具坯、桿和其它具有復合構造的制品以及制造這些制品的方法。如果期望，這些制品還可包括內通道，例如冷卻劑通道。正如這里所使用的，旋轉工具是具有至少一個受到驅動以進行旋轉的切削刃的工具。正如這里所使用的，“復合”構造是指具有在化學組成和/或顯微結構方面不同的區域的制品。這些不同導致這些區域在至少一種特性方面具有不同的性質。所述特性可以是例如硬度、拉伸強度、耐磨性、斷裂韌性、彈性模量、耐蝕性、熱膨脹系數和導熱系數中的至少一個。可以根據本發明構造的復合旋轉工具包括鉆和端銑刀以及其它可以用于例如鉆孔、鉸孔、鉆埋頭孔、鏜孔、端銑削和對材料進行攻螺紋的工具。
[0028]本發明更具體地提供了一種復合旋轉工具，其具有至少一個切削刃、至少兩個硬質合金材料的區域和至少一個冷卻劑通道，其中所述至少兩個硬質合金材料的區域在至少一種特性方面不同。可以通過在兩個硬質合金材料的區域中間改變化學組成和顯微結構中至少之一來提供不同的特性。區域的化學組成是例如陶瓷組分和/或區域粘結劑的化學組成和區域的硬質合金與粘結劑之比的函數。例如，旋轉工具的兩個硬質合金材料區域之一與兩個區域中另一區域相比，可以顯示出更大的耐磨性、增強的硬度和/或更大的彈性模量。
[0029]本發明的各方面可以參照工具坯400來描述，工具坯400在圖4 (a)中以橫切軸線的橫截面示出。工具坯400是具有兩個共軸設置的硬質合金區域410、420和冷卻劑通道430的大體圓柱形的燒結體。然而對本領域的技術人員顯然的是，本發明的下面的討論也可以適于制造幾何形狀更為復雜和/或具有多于兩個區域的復合旋轉工具和工具坯。因此，下面的討論不是限制本發明，而是僅示出本發明的實施例。
[0030]在圖4(a)的實施例中，圓柱形的旋轉工具坯400包括兩個不同的硬質合金區域，即芯區域400和外部區域410。芯區域420和外部區域410均由包括連續粘結劑基體的陶瓷顆粒的硬質合金材料制成。優選地，芯區域420和外部區域410中的硬質合金材料包括由屬于周期表的IVB至VIB族的一種或多種元素的包括小于5%的立方相碳化物或在一些應用場合小于3wt.%的立方相碳化物的碳化物構成的陶瓷組分。本發明的實施例可以包括小于5wt.%的立方相碳化物，因為立方相碳化物可以降低制品的橫向斷裂韌度，增加制造成本并降低斷裂韌度。這對于用于機械加工硬工件的工具來講尤其重要，其中機加工導致剪切作用并且鉆的強度應當是最大的。
[0031]每個區域中陶瓷組分優選地占硬質合金材料總重量約60至約80的重量百分比。硬質合金顆粒嵌入在粘結劑材料基體內，每個區域中所述粘結劑材料優選地占全部材料的約2至約40的重量百分比。粘結劑優選地是Co、N1、Fe和這些元素的合金中的一種或多種。粘結劑例如還可含有含量達到在粘結劑中的溶解度極限的元素，諸如W、Cr、T1、Ta、V、Mo、Nb、Zr、Hf和C。此外，粘結劑可以含有達重量百分比為5的元素，諸如Cu、Mn、Ag、Al和Ru。本領域的技術人員將理解，硬質合金材料的任一或全部構成組分可以以元素的形式、作為化合物、和/或作為中間合金引入。
[0032]工具坯400的芯區域420在界面415處自生地結合到外部區域410。圖4(a)中所示的界面440是圓柱形的，但要理解，本發明復合旋轉工具的硬質合金材料區域的界面的形狀不限于圓柱形的構造。區域之間在界面415處的自生結合可以例如通過粘合劑基體而形成，其中粘合劑基體從芯區域420三維地延伸到外部區域410，或者從外部區域410三維地延伸到芯區域420。兩個區域中粘結劑與陶瓷組分之比可以相同或不同，并且可以在區域之間改變以影響區域的相對特性。僅作為示例地，復合工具坯30相鄰區域中粘結劑與陶瓷組分之比可以變化I至10重量百分比。本發明復合旋轉工具的不同區域中的硬質合金材料的特性可以適應于具體的應用場合。
[0033]本領域的技術人員在考慮本發明的描述之后將理解，本發明的改進的旋轉工具可以構造成具有數個不同的硬質合金材料層，以產生從工具的芯區域到周邊的一個或多個特性的量值的遞變。從而，例如可以提供這樣一種螺旋鉆，該螺旋鉆具有多個共軸設置的硬質合金材料區域，并且其中每個這樣的區域與相鄰的更接近中心設置的區域相比依次具有更大的硬度和/或耐磨性。冷卻劑通道可以設置在任一區域中，或與兩個或更多區域相交。本發明的方法提供了壓出制品的設計中較大的設計靈活性。或者，本發明的旋轉工具可以具有其它的復合構造，其中在工具的不同區域處存在不同的特定特性。
[0034]本發明的復合硬質合金旋轉工具的主要優點在于，為工具設計者提供了使工具各區域的性質適合于不同的應用場合的靈活性。例如，本發明的具體復合坯的各個硬質合金材料區域的尺寸、定位、厚度、幾何形狀和/或物理性質可以選擇成適合于由該坯所制造的旋轉工具的特定應用場合。此外，冷卻劑通道可以定位于期望的位置，并且可以是螺旋形、螺線形、直線形或這些形狀的組合。因此，例如，在使用中經受顯著彎曲的旋轉工具的一個或多個硬質合金區域的剛度可以是具有增強彈性模量的硬質合金材料的剛度；可以使具有切削表面且切削速度大于其它區域的一個或多個硬質合金區域的硬度和/或耐磨性增大；和/或可以增強在使用中受到化學接觸的硬質合金材料的區域的耐蝕性。
[0035]圖4(b)和4 (C)示出本發明的另外的實施例。這些實施例還可以包括通道，例如冷卻劑通道。圖4(b)的實施例包括具有不同硬質合金等級的內部區域的管。在該示例中，桿440包括由第一硬質合金制成的外部區域441、由第二硬質合金制成的第一內部區域442、和可以包括相同或不同硬質合金的附加內部區域443。桿440可以通過例如共擠出包括填充有桿452和453的管451的組件450而生產。桿452可以由例如至少一種特性與桿453不同的硬質合金制成。
[0036]僅作為示例地，圖4和5示出本發明旋轉工具的另外的實施例。圖4示出根據本發明構造的階梯鉆110。該階梯鉆110包括具有多個螺旋形取向的切削刃114的切削部分112。鉆110還包括由卡盤接收的用于將鉆安裝到機床(未示出)的安裝部分116。示出了鉆110的局部橫截面，以顯示在至少一種特性方面彼此不同的三個硬質合金材料區域。第一區域118設置在鉆110的切削尖處。構成區域118的硬質合金材料相對于形成鉆110的芯的芯區域120顯示出增強的耐磨性和硬度。芯區域由相對于剩下的兩個區域顯示出增強的彈性模量的硬質合金材料制成。增強的彈性模量減小了迫使鉆110接觸工件時鉆110彎曲的趨勢。鉆還包括確定多個螺旋形取向的切削刃114的外部區域122。外部區域圍繞芯區域120并相對于芯區域120共軸設置。外部區域122由硬質合金材料組成，并且相對于芯區域120和尖區域118顯示出增強的硬度和耐磨性。由外部區域122確定的切削表面114與接近鉆中心軸的切削區域相比經受更快的切削速度。因此，外部區域122的增強的耐磨性和硬度可以選擇成使得切削表面的均勻磨損可以實現。
[0037]本發明的實施例還包括制造復合硬質合金制品的另外的方法。實施例包括通過共擠出包括硬質合金的至少兩種復合材料以形成生坯來形成復合制品的方法。共擠出可以通過直接或間接擠出過程來進行。擠壓機的供料腔填充有兩個等級的材料，例如兩個等級的硬質合金粉末，和混合有塑料粘結劑的粘結劑粉末。塑料粘結劑材料的含量可以為約33wt.%至67wt.%，并且可以降低粉末金屬混合物的粘度以允許進行擠壓操作。
[0038]硬質合金的擠壓過程是本領域熟知的。在典型的擠壓過程中，金屬粉末與塑料粘結劑混合。可以使用任何典型的塑料粘結劑，例如基于苯甲醇、纖維素、聚合物或石油產品的塑料粘結劑。一般地，使用高光澤混合過程以確保金屬粉末與塑料粘結劑之間的緊密接觸。
[0039]金屬/粘結劑混合器可以由螺旋進料機抽吸通過擠壓機以生產擠出產品。本發明方法的實施例包括至少兩個硬質合金等級的共擠出。這里使用的術語共擠出是指同時擠出兩種材料以形成結合有該兩種材料的單一制品。在本發明的方法中可以采用任何共擠出過程，例如抽吸兩個等級的硬質合金，以分離澆口杯或模具的區段，其中兩個等級彼此緊密接觸地尚開模具。
[0040]共擠出過程的實施例在圖6(a)中示出。供料腔600填充有由第一等級的硬質合金粉末制成的桿610和由第二等級的硬質合金粉末制成的管620。桿610和管620各由本領域熟知的單獨的擠出過程形成。在一些實施例中，管620可以直接擠出到供料腔600中。在單獨擠出過程中形成的桿610而后可以插入到已經處于供料腔600中的管620中。
[0041]在該擠出過程的實施例中，活塞(未示出)推動桿610和管620通過供料腔并進入澆口杯630。澆口杯630的橫截面積從供料腔到模具640減小。澆口杯630使硬質合金粉末致密并固結，從而使桿610與管620之間緊密接觸并形成生坯(“擠出材料”)。
[0042]在一些實施例中，擠出過程還可以包括結合在澆口杯630和模具640之間的通道模具650。該通道模具包括兩根絲線660或者該通道模具可以包括用于制成生坯中的內部通道的其它裝置。絲線660連接到保持絲線660的臂670上，使得它們可以接觸到擠出材料。絲線660使得在擠出材料中形成通道。絲線660可以由任何能夠在擠出材料中形成通道的材料制成，例如，但不限于，尼龍、涂有聚合物的金屬絲、聚乙烯、高密度聚乙烯、聚酯、聚氯乙烯、聚丙烯、芳族聚酰胺、凱夫拉爾(Kevlar)、聚醚醚酮、天然材料、棉花、大麻和黃麻。優選地在一些應用中，例如為了形成螺旋形取向的通道，絲線是柔韌的絲線。然而，對于直線取向的通道和在一些螺旋的應用中，可以使用剛性絲線。這些通道可以用作旋轉工具中的冷卻劑通道。絲線660可以用于形成螺旋形取向的通道、線性取向的通道或其組合。絲線的橫截面或構成組件的其它通道可以具有任何形狀，例如圓形、橢圓形、三角形、正方形或六角形。
[0043]在擠出材料相對于通道模具650旋轉的實施例中，螺旋形取向的通道可以形成在擠出材料中。通過在模具640中并入螺旋鋸齒，可以使擠出材料旋轉。在圖6(c)中，擠出材料680離開模具645，在模具645的內表面上具有螺旋鋸齒。隨著擠出材料通過鋸齒，使擠出材料相對于通道模具(未示出)旋轉。或者，可以使模具旋轉來使擠出材料相對于通道模具旋轉。可以使用其它的通道模具，這種模具包括固定螺旋線圈，其中使擠出材料以與螺旋線圈相同的旋轉方向相對于通道模具旋轉，或者可以使用任何其它的通道形成裝置。
[0044]通道模具可以是單獨的組件或者可以整合到擠出系統中的澆口杯、模具或其它組件。通道模具能夠在擠出材料中制造出至少一個通道。通道的數量和尺寸可以由擠出材料的尺寸、通道的尺寸和擠出材料的最終應用場合來限定。在包括具有絲線的通道模具的實施例中，絲線的數量將對應于形成在擠出材料中的通道的數量。對于旋轉工具的應用，可以優選地具有與例如出屑槽相等數量的通道。
[0045]本發明的實施例還可包括在供料腔中裝載至少兩個硬質合金等級。裝載于供料腔中的至少一個硬質合金等級可以擠出為如下形式:桿、管、棒、條、矩形、齒形、星形或任何其它可以在擠出過程中形成的形狀。在旋轉工具或輥的應用中，可以優選地，兩個硬質合金等級中的至少一個是桿形狀的形式，并且至少一個硬質合金是管的形狀。在其它應用中，供料腔可以填充有不同硬質合金等級的多個管和/或多個桿。如果使用多個桿，則擠出材料可以在特定區域中形成有特定等級的硬質合金，或者擠出材料可以在其橫截面上隨機分布。
[0046]本發明的進一步的實施例可以包括擠出硬質合金等級以形成擠出的生坯并用第二硬質合金等級壓制該擠出的生坯以形成壓制的生坯。該擠出的生坯例如可以有選擇地包括如上所述形成的內部通道。
[0047]應用上述方法提供根據本發明的復合旋轉工具的實際示例如下。
[0048]雖然已經結合一些實施例描述了本發明，但是本領域的技術人員將在考慮上述描述的基礎上意識到可以采用本發明的許多變形和改變。所有這些本發明的改變和變形將由前面的描述和所附的權利要求覆蓋。
【權利要求】
1.一種從旋轉工具和旋轉工具坯中選出的復合制品，該復合制品包括: 至少一外部區域和一共軸設置的芯區域，其中，外部區域包括第一復合材料，芯區域包括第二復合材料，第一復合材料在至少一種特性方面與第二復合材料不同；以及 至少一個內部冷卻劑通道，該內部冷卻劑通道縱向地設置在復合制品的內部并且與外部區域和芯區域相交； 其中第一復合材料和第二復合材料各包括粘結劑中的硬顆粒； 其中第一復合材料包括立方相碳化物；和 其中基于第一復合材料的總重量，第一復合材料中立方相碳化物的濃度小于5重量百分比。
2.如權利要求1的復合制品，其中，所述硬顆粒獨立地包括碳化物、氮化物、硼化物、硅化物、氧化物及其固溶體中至少之一，并且粘結劑包括從鈷、鎳、鐵、鈷合金、鎳合金和鐵合金中選出的至少一種材料。
3.如權利要求1的復合制品，其中，所述特性是從由彈性模量、硬度、耐磨性、斷裂韌度、拉伸強度、耐蝕性、熱膨脹系數和導熱系數構成的組中選出的至少一種特性。
4.如權利要求1的復合制品，其中，第一復合材料和第二復合材料各包括粘結劑中的金屬碳化物。
5.如權利要求4的復合制品，其中，第一復合材料的金屬碳化物的金屬和第二復合材料的金屬碳化物的金屬各從由IVB族、VB族和VIB族元素構成的組中選出。
6.如權利要求4的復合制品，其中，外部區`域通過粘結劑基體自生地結合到芯區域。
7.如權利要求4的復合制品，其中，第一復合材料的粘結劑和第二復合材料的粘結劑各包括從由鈷、鈷合金、鎳、鎳合金、鐵和鐵合金構成的組中選出的材料。
8.如權利要求4的復合制品，其中，第一復合材料的粘結劑和第二復合材料的粘結劑的化學組成不同。
9.如權利要求4的復合制品，其中，第一復合材料的粘結劑的重量百分比不同于第二復合材料的粘結劑的重量百分比。
10.如權利要求4的復合制品，其中，第一復合材料的金屬碳化物和第二復合材料的金屬碳化物至少關于化學組成和平均顆粒尺寸之一不同。
11.如權利要求4的復合制品，其中，第一復合材料和第二復合材料各包括2至40重量百分比的粘合劑和60至98重量百分比的金屬碳化物。
12.如權利要求11的復合制品，其中，第一復合材料和第二碳化物材料中之一包括比第一復合材料和第二復合材料中另一個多I至10重量百分比的粘合劑。
13.如權利要求1的復合制品，其中，復合制品是鉆和端銑刀之一。
14.如權利要求3的復合制品，其中，所述外部區域內的所述第一復合材料的彈性模量不同于所述芯區域內的所述第二復合材料的彈性模量。
15.如權利要求3的復合制品，其中，所述外部區域內的所述第一復合材料的硬度和耐磨性中至少之一不同于所述芯區域內的所述第二復合材料。
16.如權利要求1的復合制品，包括兩個冷卻劑通道。
17.如權利要求1的復合制品，其中，所述至少一個冷卻劑通道基本上是直的。
18.如權利要求1的復合制品，其中，第一復合材料和第二復合材料是硬質合金。
19.如權利要求18的復合制品，其中，所述第一硬質合金材料和所述第二硬質合金材料中至少一個包括平均粒度為0.3至10 μ m的碳化鎢顆粒。
20.如權利要求18的復合制品，其中，第一硬質合金材料和第二硬質合金材料之一包括平均粒度為0.5至10 μ m的碳化鎢顆粒，且第一硬質合金材料和第二硬質合金材料中另一個包括平均粒度為0.3至1.5 μ m的碳化鎢顆粒。
21.如權利要求5的復合制品，其中，第一復合材料和第二復合材料是硬質合金，并且其中第一硬質合金材料和第二硬質合金材料之一比第一硬質合金材料和第二硬質合金材料中另一個多包括I至10重量百分比的粘結劑。
22.如權利要求18的復合制品，其中，每個硬質合金材料包括彈性模量，其中所述外部區域內的所述第一硬質合金材料的彈性模量不同于所述芯區域內的所述第二硬質合金材料的彈性模量。
23.如權利要求18的復合制品，其中，每個硬質合金材料包括彈性模量，其中所述外部區域內的第一硬質合金材料的彈性模量為90X IO6至95X 106psi，所述芯區域內的所述第二硬質合金材料的彈性模量為69 X IO6至92 X IO6Psi。
24.如權利要求18的復合制品，其中，每個硬質合金材料包括硬度和耐磨性，其中所述外部區域內的所述第一硬質合金材料的硬度和耐磨性中至少之一不同于所述芯區域內的所述第二硬質合金材料。
25.如權利要求18的復合制品，其中，所述第一硬質合金材料包括6至15重量百分比的鈷合金，所述第二硬質合金材料包括10至15重量百分比的鈷合金。
【文檔編號】B22F3/20GK103551581SQ201310516305
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2006年6月14日 優先權日:2005年6月27日
【發明者】普拉卡什.K.默錢達尼, 邁克爾.E.沃勒, 杰弗里.L.韋戈爾德, 比利.D.斯韋倫金 申請人:Tdy工業有限責任公司