本發明涉及高速切削用強韌性陶瓷刀具領域，具體為一種WC-TaC-Csf強韌性材料及其制備方法。

背景技術：

多元復合的方法可以提高WC（碳化鎢）基陶瓷材料的燒結性能，降低其燒結溫度，使其在較低的溫度下可以達到致密化，并且適當的材料組分、晶粒生長抑制劑和燒結工藝可以使晶粒細化，進而提高材料的力學性能。

在諸多類硬質合金中，鎢鈷類硬質合金(WC-Co)應用最為廣泛。但金屬Co（鈷）非常稀有、且是不可再生的戰略性資源，金屬N（鎳）由于和Co一樣對WC有良好的潤濕性能，且無毒、廉價，以及WC-Ni硬質合金具有相當好的抗氧化性和耐腐蝕性，且已有研究表明，以Ni代Co作為硬質合金粘結劑是可行的。

但是陶瓷刀具其固有的脆性從某種程度上限制了其應用，如何提高其韌性和強度是目前陶瓷材料領域研究的一個熱點和難點。

現有WC基陶瓷材料的制備方法有：原位反應合成法、自蔓延高溫合成技術、無壓燒結和爆炸燒結等。傳統制備工藝復雜，成本高，不利于產業化等不足之處。

技術實現要素：

本發明為了解決現有陶瓷刀具存在脆性強且韌性和強度較低的問題，提供了一種WC-TaC-Csf強韌性材料及其制備方法。

本發明是采用如下技術方案實現的：一種WC-TaC-Csf強韌性材料，是由如下質量份數的原料組成的：WC 82-92.5份，TaC 1-4份，C_sf 0.5-2份，Ni 6-12份。

WC-TaC-C_sf強韌性材料中各組分及含量的選取，是通過大量反復的試驗得出的，具有純度高、短切碳纖維C_sf分布均勻的優點，WC晶粒的尺寸介于2μm-5μm，WC-TaC-C_sf材料的斷裂韌性介于15MPa·m?~20MPa·m?，克服了現有陶瓷刀具存在脆性強且韌性和強度較低的問題。

一種WC-TaC-Csf強韌性材料的制備方法，采用如下步驟：a、將WC、TaC、C_sf、Ni混合粉末裝入臥式罐磨球磨機中，用硬質合金球磨后過篩；b、將過篩后的配料裝入上下封閉的石墨容器，再放入高溫燒結爐內；c、在升溫速率10℃/min、壓力30MPa、燒結溫度1450℃-1600℃的條件下保溫30min-75min后制得WC-TaC-Csf強韌性材料。

采用真空熱壓燒結法，具有工藝簡化，成本低且利于產業化作業的優點。

本發明具有如下有益效果：保持了陶瓷刀具較好的機械性能和耐高溫性能的同時，克服了陶瓷刀具的脆性，有效提高了其韌性和強度，具有工藝簡單、成本低且有利于產業化的優點，適合于高速切削加工領域。

附圖說明

圖1為本發明中WC-TaC-C_sf強韌性材料的斷口掃描電鏡圖；

圖2為本發明中WC-TaC-C_sf強韌性材料的拋光面裂紋掃描電鏡圖。

具體實施方式

實施例1

一種WC-TaC-Csf強韌性材料，是由如下質量份數的原料組成的：WC 92.5份，TaC 1份，C_sf 0.5份，Ni 6份。

一種WC-TaC-Csf強韌性材料的制備方法，采用如下步驟：a、將WC、TaC、C_sf、Ni混合粉末裝入臥式罐磨球磨機中，用硬質合金球磨后過篩；b、將過篩后的配料裝入上下封閉的石墨容器，再放入高溫燒結爐內；c、在升溫速率10℃/min、壓力30MPa、燒結溫度1450℃的條件下保溫30min后制得WC-TaC-Csf強韌性材料。

實施例2

一種WC-TaC-Csf強韌性材料，是由如下質量份數的原料組成的：WC 89份，TaC 1.8份，C_sf 1.1份，Ni 8.1份。

一種WC-TaC-Csf強韌性材料的制備方法，采用如下步驟：a、將WC、TaC、C_sf、Ni混合粉末裝入臥式罐磨球磨機中，用硬質合金球磨后過篩；b、將過篩后的配料裝入上下封閉的石墨容器，再放入高溫燒結爐內；c、在升溫速率10℃/min、壓力30MPa、燒結溫度1510℃的條件下保溫47min后制得WC-TaC-Csf強韌性材料。

實施例3

一種WC-TaC-Csf強韌性材料，是由如下質量份數的原料組成的：WC 84.9份，TaC 3.7份，C_sf1.6份，Ni 9.8份。

一種WC-TaC-Csf強韌性材料的制備方法，采用如下步驟：a、將WC、TaC、C_sf、Ni混合粉末裝入臥式罐磨球磨機中，用硬質合金球磨后過篩；b、將過篩后的配料裝入上下封閉的石墨容器，再放入高溫燒結爐內；c、在升溫速率10℃/min、壓力30MPa、燒結溫度1600℃的條件下保溫75min后制得WC-TaC-Csf強韌性材料。

實施例4

一種WC-TaC-Csf強韌性材料，是由如下質量份數的原料組成的：WC 82份，TaC 4份，C_sf2份，Ni 12份。

一種WC-TaC-Csf強韌性材料的制備方法，采用如下步驟：a、將WC、TaC、C_sf、Ni混合粉末裝入臥式罐磨球磨機中，用硬質合金球磨后過篩；b、將過篩后的配料裝入上下封閉的石墨容器，再放入高溫燒結爐內；c、在升溫速率10℃/min、壓力30MPa、燒結溫度1555℃的條件下保溫71min后制得WC-TaC-Csf強韌性材料。

具體實施過程中，用硬質合金球球磨7小時且用100目篩過篩，石墨套筒的內孔直徑是60mm，外壁直徑是66mm，壁厚是3mm，制成直徑為60mm厚度4mm的圓餅試樣。