ТВЕРДЫЙ СПЛАВ, ИМЕЮЩИЙ СТРУКТУРУ, ПОВЫШАЮЩУЮ ВЯЗКОСТЬ

1. Твердый сплав, включающий в себя фазу из зерен твердого материала и фазу из гетерогенно распределенного связующего металла, отличающийся тем, что зерна твердого материала имеют средний размер зерна в пределах от 1 нм до 1000 нм, предпочтительно 50 нм-500 нм, и гетерогенно распределенный связующий металл в твердом сплаве имеется в виде островков связующего, которые имеют средний размер от 0,1 мкм до 10 мкм, предпочтительно 0,2 мкм-5,0 мкм, и среднее расстояние между островками связующего от 1,0 мкм до 7,0 мкм, предпочтительно 2,0 мкм-5,0 мкм, и особенно предпочтительно от 1,0 мкм до 4,0 мкм.
2. Твердый сплав по п. 1, отличающийся тем, что средний размер зерна фазы из зерна твердого материала лежит в пределах от 50 нм до 150 нм.
3. Твердый сплав по п. 1 или 2, отличающийся тем, что фаза твердого материала включает в себя карбид вольфрама.
4. Твердый сплав по одному из предыдущих пп. 1-3, отличающийся тем, что зерно твердого материала в фазе твердого материала имеется в мономодальном виде в отношении своего химически-элементарного состава и/или в отношении своего распределения размеров зерна.
5. Твердый сплав по одному из предыдущих пп. 1-4, отличающийся тем, что островки связующего содержат металл, выбранный из группы, состоящей из кобальта, железа, никеля и их комбинаций, предпочтительно кобальта.
6. Твердый сплав по одному из предыдущих пп. 1-5, отличающийся тем, что доля связующего относительно общего веса твердого сплава составляет 2 мас.%-30 мас.%, предпочтительно 6 мас.%-15 мас.%.
7. Твердый сплав по одному из предыдущих пп. 1-6, отличающийся тем, что твердый материал дополнительно содержит порошкообразный ингибитор роста зерен, выбранный из карбида титана, карбида ванадия, карбида хрома, карбида тантала, карбида молибдена и их смесей.
8. Твердый сплав по п. 7, отличающийся тем, что ингибитор роста зерен имеется в доле от 0,01 мас.% до 5,0 мас.%, предпочтительно 0,01 мас.%-3,0 мас.% относительно общего веса твердого сплава.
et al
1/2
1/2
9. Твердый сплав по одному из предыдущих пп. 1-8, отличающийся тем, что твердость по Виккерсу по DIN ISO 3878 составляет по меньшей мере 1500 HV10, предпочтительно 1700 HV10, а вязкость разрушения, определенная по методу Shetty , J. Mater. Sci. (1985), 20, 1873-1882, по меньшей мере 6,0 МПа*м, предпочтительно по меньшей мере 8,0 МПа*м.
10. Твердый сплав по одному из предыдущих пп. 1-9, отличающийся тем, что имеющиеся островки связующего достаточно малы, так что они противодействуют распространению трещин, но вследствие их размера не являются дефектом, вызывающим разрушение.
11. Способ изготовления твердого сплава, имеющего повышающую вязкость структуру, включающий в себя следующие этапы:
- предоставление порошка твердого материала, при этом средний размер по БЭТ зерна этого порошка твердого материала составляет меньше 1,0 мкм, предпочтительно меньше 0,5 мкм;
- смешивание порошка твердого материала с порошком связующего;
- формообразование смеси из порошка твердого материала и порошка связующего с получением прочного непросушенного элемента; и
- спекание прочного непросушенного элемента;
отличающийся тем, что спекание прочного непросушенного элемента осуществляется путем твердофазного спекания с получением плотного, не имеющего пор твердого сплава.
12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что твердый материал включает в себя карбид вольфрама.
13. Способ по п. 11 или 12, отличающийся тем, что порошок твердого материала в фазе твердого материала имеется в мономодальном виде в отношении своего химически-элементарного состава и/или в отношении своего распределения размеров зерна.
14. Способ по одному из предыдущих пп. 11-13, отличающийся тем, что этап твердофазного спекания выполняется по меньшей мере одним из следующих методов спекания: Spark Plasma Sintering (англ. искровое плазменное спекание), Electrodischarge Sintering (англ. электроразрядное спекание), горячее прессование, и/или прессование под давлением газа, предпочтительно в печи для спекания под давлением газа, и/или способом Sinter HIP (англ. Hot Isostatic Press, горячее изостатическое прессование).
15. Способ по одному из предыдущих пп. 11-14, отличающийся тем, что спекание осуществляется при температуре, которая лежит на 10 К - 500 К, предпочтительно 50 К - 250 К ниже эвтектической температуры плавления связующего, и время выдержки составляет 5 мин.- 480 мин., предпочтительно 20 мин.- 260 мин.
16. Способ по одному из предыдущих пп. 11-15, при котором твердый сплав, имеющий повышающую вязкость структуру, после спекания имеет фазу из зерен твердого материала и фазу из гетерогенно распределенного связующего металла, причем этот гетерогенно распределенный связующий металл в твердом сплаве имеется в виде островков связующего, отличающийся тем, что полученный после спекания твердый сплав, имеющий повышающую вязкость структуру, имеет островки связующего, имеющие средний размер от 0,1 мкм до 10 мкм, предпочтительно 0,2 мкм-5,0 мкм, и среднее расстояние между островками связующего от 1,0 мкм до 7,0 мкм, предпочтительно 1,0 мкм-4,0 мкм.
17. Способ по одному из предыдущих пп. 11-16, отличающийся тем, что порошок связующего выбран из группы металлов, состоящей из кобальта, железа, никеля и их комбинаций, предпочтительно кобальта.
18. Способ по одному из предыдущих пп. 11-17, отличающийся тем, что доля порошка связующего относительно общего веса порошковой смеси перед формообразованием с получением прочного неспеченного элемента составляет 2,0 мас.% - 30,0 мас.%, предпочтительно 6,0 мас.% - 15,0 мас.%.
19. Способ по одному из предыдущих пп. 11-18, отличающийся тем, что спекание осуществляется при вакууме меньше 100 мбар, предпочтительно меньше 50 мбар.
20. Способ по одному из предыдущих пп. 11-19, отличающийся тем, что после спекания выполняется дополнительное последующее уплотнение твердого сплава при давлении от 20 бар до 200 бар, предпочтительно 40 бар-100 бар.
21. Способ по одному из предыдущих пп. 11-20, отличающийся тем, что порошок твердого материала дополнительно содержит по меньшей мере один порошкообразный ингибитор роста зерен, выбранный из карбида ванадия, карбида хрома, карбида тантала, карбида титана, карбида молибдена и их смесей.
22. Способ по п. 21, отличающийся тем, что порошкообразный ингибитор роста зерен имеется в доле от 0,01 мас.% до 5,0 мас.% относительно общего веса порошковой смеси перед формообразованием с получением прочного неспеченного элемента.
et al
1/2
1/2
23. Твердый сплав, имеющий твердость по Виккерсу по DIN ISO 3878 по меньшей мере 1500 HV10, предпочтительно по меньшей мере 1700 HV10, и вязкость разрушения, определенную по методу Shetty , J. Mater. Sci. (1985), 20, 1873-1882, по меньшей мере 6,0 МПа*м, предпочтительно по меньшей мере 8,0 МПа*м, полученный способом по одному из предыдущих пунктов.
24. Твердый сплав, включающий в себя фазу из зерен твердого материала и фазу из гетерогенно распределенного связующего металла, отличающийся тем, что твердый сплав имеет зерна твердого материала, имеющие средний размер зерна в пределах от 1 нм до 1000 нм, предпочтительно 100 нм-500 нм, а гетерогенно распределенный связующий металл в твердом сплаве имеется в виде островков связующего, и эти островки связующего имеют средний размер от 0,1 мкм до 10 мкм, предпочтительно 0,2 мкм - 5,0 мкм, и среднее расстояние между островками связующего от 1,0 мкм до 7,0 мкм, предпочтительно 2,0 мкм - 5,0 мкм, и особенно предпочтительно от 1,0 мкм до 4,0 мкм, изготовленный способом по одному из пп. 11-22.
25. Применение твердого сплава по одному из предыдущих пп. 1-10 и 23-24 в качестве сверл, цельных твердометаллических фрез, поворотных режущих пластинок, пильных зубьев, инструментов для обработки давлением, уплотнительных колец, пуансонов прессов, матриц прессов и деталей, работающих на износ.
26. Применение твердого сплава по одному из предыдущих пп. 1-10 и 23-24 для изготовления инструментов, имеющих определенные и неопределенные лезвия, для обработки резанием материалов всех видов.