CN112430770A - 一种多尺度结构非均匀硬质合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多尺度结构非均匀硬质合金及其制备方法，制备方法包括：制备碳、氧化钨和四氧化三钴均匀分布的细晶前驱体预烧粉末；将碳、氧化钨和四氧化三钴均匀分布的细晶前驱体预烧粉末、粗WC粉末、钴粉、石蜡按比例混合，所得混合物经球磨处理，得到球磨混料；球磨混料经压制成型，所得造型体在惰性气氛下，升温至烧结温度，然后施加压力，进行加压保温处理，冷却后所得产物即为多尺度结构非均匀硬质合金。本发明多尺度结构非均匀硬质合金及其制备方法，提高非均匀硬质合金的强韧性等产品性能，降低超细WC粉末的生产成本，简化生产流程，解决了现有技术中存在的生产成本高、性能容易下降的问题。

Description

一种多尺度结构非均匀硬质合金及其制备方法
技术领域
本发明属于粉末冶金技术领域，涉及一种多尺度结构非均匀硬质合金及其制备方法。
背景技术
钨钴类硬质合金由高强度的WC硬质相和高韧性的Co粘剂相复合而成，具有硬度高、耐磨、耐热、耐腐蚀等优良特性，被广泛应用于国防、军工、工程制造等核心技术领域，近年来，随着科学技术的进步，对钨钴类硬质合金性能的要求不断提高。
目前，提高钨钴类硬质合金性能的主要方法包括：调整WC晶粒的尺寸和调整合金的微观组织结构。其中，调整合金的微观组织结构包括制备梯度合金结构和制备兼具粗细WC晶粒的双晶结构。其中，制备兼具粗细WC晶粒的双晶结构尽管优势很大，但需要特殊制备的超粗以及超细WC粉末，成本很高、生产条件苛刻，并且这种方法制得的硬质合金在烧结过程中会产生粗细WC粉末聚集长大的现象，难以控制晶粒尺寸，难以避免粗细WC在烧结过程中的均匀化，而这一情况又直接影响硬质合金的多晶粒尺度分布，恶化硬质合金的强韧性等产品性能。
综合上述，针对现有的多晶粒尺寸的非均匀硬质合金的原料成本和生产条件存在的问题，需要提供一种新型钨钴类硬质合金及其制备方法，提高非均匀硬质合金的强韧性等产品性能，降低超细WC粉末的生产成本，简化生产流程，增加多晶粒尺寸的非均匀硬质合金的应用领域，促进多晶粒尺寸的非均匀硬质合金品类行业的发展。
发明内容
为了达到上述目的，本发明提供一种多尺度结构非均匀硬质合金及其制备方法，提高非均匀硬质合金的强韧性等产品性能，降低超细WC粉末的生产成本，简化生产流程，解决了现有技术中存在的生产成本高、性能容易下降的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种多尺度结构非均匀硬质合金的制备方法，包括以下步骤：
S1，制备碳、氧化钨和四氧化三钴均匀分布的细晶前驱体预烧粉末；
S2，将碳、氧化钨和四氧化三钴均匀分布的细晶前驱体预烧粉末、粗WC粉末、钴粉、石蜡按照质量百分比为10wt%~40wt%：50wt%~80wt%：4wt%~12wt%：0.5wt%~2wt%的比例混合，所得混合物经球磨处理，所得球磨产物经干燥、研磨处理，得到球磨混料；其中，石蜡的主要用途是成形剂，利于后续的压制成型。球磨的目的是实现粗WC和细晶前驱体预烧粉末进行均匀混合；
S3，球磨混料经压制成型，所得造型体在惰性气氛下，升温至烧结温度，然后施加压力，进行加压保温处理，冷却后所得产物即为所述多尺度结构非均匀硬质合金。其中，压制成型过程采用简单的模压工艺，压制压力为200MPa~400MPa，压制后的样品不出现裂纹，无掉边掉角现象即可；
现有的纳米/超细WC粉末价格昂贵，为此本发明采用碳、氧化钨和四氧化三钴均匀分布的细晶前驱体预烧粉末在烧结过程中原位生成的超细/纳米WC-Co复合粉末作为细晶组分，降低了细晶的成本，并且由于原位生成的Co覆盖在超细/纳米WC晶粒上，阻碍了WC晶粒之间的晶界融合，有效抑制细晶之间以及不同尺度结构的WC晶粒之间的聚集长大，避免不同尺度结构的WC在烧结过程中均匀化，实现高性能多尺度硬质合金的制备。
进一步地，S1中，制备碳、氧化钨和四氧化三钴均匀分布的细晶前驱体预烧粉末，包括以下步骤：
S11，按照钨酸铵溶液中WO3、葡萄糖、水溶性钴盐的质量比为1~4：0.2~4：0.016~0.2的比例，分别称取钨酸铵溶液、葡萄糖、水溶性钴盐；其中，钨酸铵溶液中的WO3含量为200~300g/L；
S12，将S11中称取的葡萄糖、水溶性钴盐加入至称取的钨酸铵溶液中，形成体系，并向体系中添加水至体系中WO3含量为100~150g/L，充分搅拌至葡萄糖、水溶性钴盐完全溶解、体系均匀混合，得到混合液；
S13，将S12中得到的混合液进行喷雾干燥，得到前驱体粉末；
S14，在惰性气氛下，将S13中得到的前驱体粉末在300℃~600℃的温度条件下煅烧0.5h~2h，获得所述碳、氧化钨和四氧化三钴均匀分布的细晶前驱体预烧粉末；
步骤S1的目的是获得碳、氧化钨和四氧化三钴均匀分布的细晶前驱体预烧粉末，使其在步骤S2的球磨过程中不受球磨液—无水乙醇的影响，进而不影响步骤S3中细晶组分的形成。并且步骤S1采用钨酸铵溶液、葡萄糖、水溶性钴盐为原料，成本明显低于市售的超细WC，经混合、煅烧、加压烧结，原位烧结得到超细WC-Co组分，这样制得的超细WC组分可以大幅降低直接采用市售的超细WC制备超硬合金的生产成本；
其中，前驱体粉末若不经S14煅烧，直接将前驱体粉末经步骤S2球磨、步骤S3加压烧结的话，步骤S2球磨过程中，前驱体粉末由于为水溶性盐，会在球磨时部分溶解在无水乙醇中，且在干燥时析出，无法获得碳、氧化钨和四氧化三钴均匀分布的细晶前驱体预烧粉末，从而影响后续S3的烧结过程中细晶组分的形成，且葡萄糖、钨盐和钴盐不能作为一个整体，后续步骤S3转变出来的碳、氧化钨和氧化钴间的反应也会受到很大的影响，有可能在最终产物硬质合金中出现为反应完全的W2C、复式碳化物（WxCoyC）和游离碳等缺陷相且烧结过程中由于盐转化为氧化物过程中释放大量的水气、氨气等气体，烧结过程中极易形成孔隙，较难获得合格产品；
因此，S14在惰性气氛下煅烧分解转化为不溶于球磨液的氧化物，避免步骤S2的湿磨过程中前驱体盐的溶解造成产物性能的变化。前驱体粉末在管式炉、箱式炉或回转炉等可实现惰性气氛的炉内均可进行煅烧；
步骤S14中生成碳、氧化钨和四氧化三钴均匀分布的细晶前驱体预烧粉末的优点有两个：一个是钨钴氧化物的还原碳化能力较钨氧化物容易，另一个是钴与WC的润湿性很好，均匀分布于钨氧化物间的钴氧化物在S3反应过程中转换为Co后会铺展在WC晶粒上面，能有效抑制不同尺度结构的WC晶粒间的晶界融合，有利于后续细晶组分和粗晶组分的分布，实现多尺度结构的有效控制，调控硬质合金的产品性能；
步骤S14的煅烧过程如下列反应方程式所示（钴盐列举采用醋酸钴）：
5(NH4)2O·12WO3·nH2O=12WO3+10NH3↑+(n+5)H2O↑（1）；
C6H12O6=6C+6H2O↑（2）；
3Co(CH3COO)2·4H2O=Co3O4+2CO2↑+4CO↑+3C2H6↑+4H2O↑（3）；
步骤S14所得产物中的四氧化三钴不会与生成的一氧化碳继续反应生产氧化钴，这是由于煅烧过程是逐步进行的，生成的CO来不及与生成的Co3O4反应而溢出。
更进一步地，S11中，水溶性钴盐包括：醋酸钴、硫酸钴、硝酸钴、氯化钴中的任一种。
更进一步地，S13中，喷雾干燥的工艺条件具体为：喷雾干燥采用压力式喷雾干燥机，进口温度150℃~280℃，出口温度100℃~150℃，进料速度200ml/min~500ml/min。
进一步地，S2中，粗WC粉末的粒径范围是3μm~300μm。
进一步地，S2中，球磨处理的工艺条件具体为：球磨的转速为100r/min~200r/min，球磨的时间为1h~10h，球磨的介质为无水乙醇。
进一步地，S3中，烧结温度为1410℃~1470℃。
进一步地，S3中，压力为0.5MPa~6MPa。
进一步地，S3中，加压保温处理的时间为0.5h~4h。
其中，加压烧结选择温度为1410℃~1470℃、压力为0.5MPa~6MPa的主要目的是两个，第一个是促使所加入的碳、氧化钨和四氧化三钴均匀分布的细晶前驱体预烧粉末能够充分的完全碳化，第二个是促进钴形成液相，在烧结过程中填充孔隙，且在钴液相出现后在烧结温度下施加一段时间压力，进一步提高硬质合金的性能。如果不加压的话，由于细晶组分原位反应过程中会出现收缩，会导致样品的密度偏低；
S3中，有关细晶前驱体预烧粉末，Co3O4逐步转变为Co的过程自500℃开始；WO3逐步转变为W、复式碳化物（WxCoyC）、W2C和WC的过程自700℃开始；葡萄糖转换的碳去除体系中的氧元素，碳与氧反应转化为二氧化碳随惰性气氛随炉排出；且在烧结过程中，随着升温的进行，细晶组织的物相发生原位反应；
升温至800℃，细晶组分主要是W和W2C为主，并有少量复式碳化物（WxCoyC）；继续升温至900℃时，细晶组分中W继续减少，WC含量急剧增加，复式碳化物（WxCoyC）含量轻微降低；继续升温至950℃时，细晶组分中的物相几乎全部转化为纳米/超细WC-Co复合粉末；
继续升温至1200℃的过程中，S2中的钴粉开始逐步在WC表面上进行铺展形成钴层，阻碍了WC晶粒之间的晶界融合，有效抑制细晶之间以及不同尺度结构的WC晶粒之间的聚集长大，避免不同尺度结构的WC在烧结过程中均匀化，实现高性能多尺度硬质合金的制备；
本发明的另一发明目的，在于提供一种多尺度结构非均匀硬质合金，根据上述制备方法制备而成。
本发明的有益效果是：
本发明采用钨酸铵溶液、葡萄糖、水溶性钴盐为原料制备碳、氧化钨和四氧化三钴均匀分布的细晶前驱体预烧粉末；再将细晶前驱体预烧粉末、超粗WC粉末、钴粉、石蜡混合后加压烧结制得粗细WC粉末并存的硬质合金，因不直接添加售价昂贵的WC细晶而减少了制备成本，并且碳、氧化钨和四氧化三钴均匀分布的细晶前驱体预烧粉末在加压烧结的过程中进行原位碳热反应转变为纳米/超细WC-Co复合粉末，仍然保持了WC细晶与钴粘结相之间的结合强度，并且由于原位生成的Co覆盖在超细/纳米WC晶粒上，阻碍了WC晶粒之间的晶界融合，有效抑制细晶之间以及不同尺度结构的WC晶粒之间的聚集长大，避免不同尺度结构的WC在烧结过程中均匀化，制备得到的多尺度结构非均匀硬质合金的强韧性好，在岩钎具、石油钻齿、截煤机齿、路面冷铣刨机齿、盾构刀具等地矿工具领域具有广泛的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例3制得的前驱体粉末的微观形貌测试图。
图2是本发明实施例3制得的碳、氧化钨和四氧化三钴均匀分布的细晶前驱体预烧粉末的微观形貌测试图。
图3是本发明实施例3制得的多尺度结构非均匀硬质合金的微观形貌测试图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中采用的钨酸铵的市售价格为110~130元/Kg，葡萄糖的市售价格为6元/Kg，钴盐的市售价格为60~80元/Kg。
本发明对比例中采用的市售的细WC粉末的粒度为0.2μm~0.8μm，市售价格为280~350元/Kg。
实施例1
一种多尺度结构非均匀硬质合金的制备方法，包括以下步骤：
（1）细晶前驱体预烧粉末的制备：
（1.1）按照钨酸铵溶液中WO3、葡萄糖、水溶性钴盐的质量比为1：0.2：0.016的比例，分别称取钨酸铵溶液、葡萄糖、水溶性钴盐。
其中，钨酸铵溶液中的WO3含量为200g/L；水溶性钴盐为醋酸钴。
（1.2）将（1.1）中称取的葡萄糖、水溶性钴盐加入至（1.1）中称取的钨酸铵溶液中，形成体系，并向体系中添加水至体系中WO3含量为100g/L，充分搅拌至葡萄糖、水溶性钴盐完全溶解，体系均匀混合，得到混合液。
（1.3）将（1.2）中得到的混合液进行喷雾干燥，得到前驱体粉末。喷雾干燥采用压力式喷雾干燥机，进口温度150℃，出口温度100℃，进料速度200ml/min。
（1.4）在惰性气体气氛下，将（1.3）中得到的前驱体粉末在温度为300℃的条件下煅烧0.5h，获得碳、氧化钨和四氧化三钴均匀分布的细晶前驱体预烧粉末。
（2）将（1.4）获得的细晶前驱体预烧粉末、粗WC粉末、钴粉、石蜡按照质量百分比为10wt%：80wt%：9.5wt%：0.5wt%的比例混合，然后进行球磨处理，所得球磨产物经干燥、研磨后，得到混合物料。
其中，超粗WC粉末的粒径为3μm；球磨的转速为100r/min，球磨的时间为1h，球磨的介质为无水乙醇。
（3）将（2）得到的混合物料经压制成型，得到造型体；在氩气气氛下，将造型体升温至1410℃，达到烧结温度，然后施加压力，在压力为0.5MPa的条件下进行加压保温处理0.5h，冷却后所得烧结产物即为多尺度结构非均匀硬质合金。
本实施例制得的多尺度结构非均匀硬质合金的硬度89.4HRA，抗弯强度为2800MPa。
实施例2
一种多尺度结构非均匀硬质合金的制备方法，包括以下步骤：
除（1.1）中钨酸铵溶液中WO3、葡萄糖、水溶性钴盐的质量比为4：4：0.2；钨酸铵溶液中的WO3含量为300g/L；水溶性钴盐为硫酸钴。
（1.2）中添加水至体系中WO3含量为150g/L。
（1.3）中喷雾干燥的进口温度280℃，出口温度150℃，进料速度500ml/min。
（1.4）中前驱体粉末在温度为600℃的条件下煅烧2h。
（2）中细晶前驱体预烧粉末、粗WC粉末、钴粉、石蜡按照质量百分比为40wt%：50wt%：8wt%：2wt%的比例混合。其中，超粗WC粉末的粒径为300μm；球磨的转速为200r/min，球磨的时间为10h。
（3）中烧结温度为1470℃，在压力为6MPa下加压保温4h。
其余均与实施例1相同。
本实施例制得的多尺度结构非均匀硬质合金的硬度89HRA，抗弯强度为2500MPa。
实施例3
一种多尺度结构非均匀硬质合金的制备方法，包括以下步骤：
除（1.1）中钨酸铵溶液中WO3、葡萄糖、水溶性钴盐的质量比为2.5：2.1：0.108；钨酸铵溶液中的WO3含量为250g/L；水溶性钴盐为硝酸钴。
（1.2）中添加水至体系中WO3含量为125g/L。
（1.3）中喷雾干燥的进口温度215℃，出口温度125℃，进料速度350ml/min。
（1.4）中前驱体粉末在温度为450℃的条件下煅烧1.25h。
（2）中细晶前驱体预烧粉末、粗WC粉末、钴粉、石蜡按照质量百分比为25wt%：65wt%：9wt%：1wt%的比例混合。其中，超粗WC粉末的粒径为150μm；球磨的转速为150r/min，球磨的时间为5.5h。
（3）中烧结温度为1440℃，在压力为3.25MPa下加压保温2.25h。
其余均与实施例1相同。
本实施例制得的多尺度结构非均匀硬质合金的硬度87.5HRA，抗弯强度为3050MPa。
实施例4
一种多尺度结构非均匀硬质合金的制备方法，包括以下步骤：
除（1.1）中钨酸铵溶液中WO3、葡萄糖、水溶性钴盐的质量比为1.8：1.2：0.062；钨酸铵溶液中的WO3含量为225g/L；水溶性钴盐为氯化钴。
（1.2）中添加水至体系中WO3含量为110g/L。
（1.3）中喷雾干燥的进口温度180℃，出口温度110℃，进料速度275ml/min。
（1.4）中前驱体粉末在温度为375℃的条件下煅烧0.9h。
（2）中细晶前驱体预烧粉末、粗WC粉末、钴粉、石蜡按照质量百分比为20wt%：75wt%：4wt%：1wt%的比例混合。其中，超粗WC粉末的粒径为75μm；球磨的转速为125r/min，球磨的时间为3h。
（3）中烧结温度为1425℃，在压力为1.9MPa下加压保温1.4h。
其余均与实施例1相同。
本实施例制得的多尺度结构非均匀硬质合金的硬度88.0HRA，抗弯强度为3110MPa。
实施例5
一种多尺度结构非均匀硬质合金的制备方法，包括以下步骤：
除（1.1）中钨酸铵溶液中WO3、葡萄糖、水溶性钴盐的质量比为3.3：3：0.15；钨酸铵溶液中的WO3含量为280g/L。
（1.2）中添加水至体系中WO3含量为138g/L。
（1.3）中喷雾干燥的进口温度250℃，出口温度140℃，进料速度450ml/min。
（1.4）中前驱体粉末在温度为550℃的条件下煅烧1.8h。
（2）中细晶前驱体预烧粉末、粗WC粉末、钴粉、石蜡按照质量百分比为21wt%：65.2wt%：12wt%：1.8wt%的比例混合。其中，超粗WC粉末的粒径为250μm；球磨的转速为180r/min，球磨的时间为9h。
（3）中烧结温度为1460℃，在压力为5.5MPa下加压保温3.5h。
其余均与实施例1相同。
本实施例制得的多尺度结构非均匀硬质合金的硬度87.6HRA，抗弯强度为3020MPa。
实施例6
一种多尺度结构非均匀硬质合金的制备方法，包括以下步骤：
除（1.1）中钨酸铵溶液中WO3、葡萄糖、水溶性钴盐的质量比为1.2：3.8：0.04。
其余均与实施例3相同。
本实施例制得的多尺度结构非均匀硬质合金的硬度89.5HRA，抗弯强度为2980MPa。
实施例7
一种多尺度结构非均匀硬质合金的制备方法，包括以下步骤：
除（2）中细晶前驱体预烧粉末、粗WC粉末、钴粉、石蜡按照质量百分比为38wt%：55.5wt%：5wt%：1.5wt%的比例混合。
其余均与实施例3相同。
本实施例制得的多尺度结构非均匀硬质合金的硬度89.8HRA，抗弯强度为3020MPa。
对比例1
一种多尺度结构非均匀硬质合金的制备方法，包括以下步骤：
（1）将市售的细WC粉末、粗WC粉末、钴粉、石蜡按照质量百分比为25wt%：65wt%：9wt%：1wt%的比例混合，然后进行球磨处理，所得球磨产物经干燥、研磨后，得到混合物料。
其中，超粗WC粉末的粒径为150μm；球磨的转速为150r/min，球磨的时间为5.5h，球磨的介质为无水乙醇。
（2）将（1）得到的混合物料经压制成型，得到造型体；在氩气气氛下，将造型体升温至1440℃，达到烧结温度，然后施加压力，在压力为3.25MPa的条件下进行加压保温处理2.25h，冷却后得到一种多尺度结构非均匀硬质合金。
本对比例制得的多尺度结构非均匀硬质合金的硬度85HRA，抗弯强度为2200MPa。
对比例2
一种多尺度结构非均匀硬质合金的制备方法，包括以下步骤：
（1）将市售的细WC粉末、粗WC粉末、钴粉、石蜡按照质量百分比为25wt%：65wt%：9wt%：1wt%的比例混合，然后进行球磨处理，所得球磨产物经干燥、研磨后，得到混合物料。
其中，超粗WC粉末的粒径为150μm；球磨的转速为150r/min，球磨的时间为5.5h，球磨的介质为无水乙醇。
（2）将（1）得到的混合物料经压制成型，得到造型体；在氩气气氛下，将造型体升温至1440℃，达到烧结温度，然后保温2.25h，冷却后得到一种多尺度结构非均匀硬质合金。
本对比例制得的多尺度结构非均匀硬质合金的硬度84.5HRA，抗弯强度为1950MPa。
对比例3
一种多尺度结构非均匀硬质合金的制备方法，包括以下步骤：
（1）中细WC粉末、粗WC粉末的添加质量与对比例2相同，不添加钴粉和石蜡；
其余均与对比例2相同。
本对比例制得的多尺度结构非均匀硬质合金的硬度90HRA，抗弯强度为1000MPa。
实验例1
实施例3中
步骤（1.3）中，喷雾干燥得到的前驱体粉末的形貌为球形，表面比较光滑，孔洞较少，前驱体粉末的球体粒度较大，最大可达5µm左右，最小也达到0.5µm左右，如图1所示。
步骤（1.4）中，煅烧获得的碳、氧化钨和四氧化三钴均匀分布的细晶前驱体预烧粉末仍呈球形，但每一个球体粉末表面变得粗糙且多孔隙，呈现逐渐分解的趋势，如图2所示，每一个球体粉末的表面由多个细小结构组装而成，细小结构的平均粒径在0.5µm左右，有一些细小片状结构的粒径在50nm左右。这与本步骤由(NH4)2O·12WO3·nH2O前驱体粉末经煅烧不断产生氨气、水蒸气、二氧化碳、一氧化碳、乙烷气体的过程有关，当前驱体粉末在煅烧过程中产生气体时，前驱体球形粉末逐渐分解成碳、钨、钴的中间产物，最终形成碳、氧化钨和四氧化三钴均匀分布的细晶前驱体预烧粉末，不含其它中间产物和杂质，并且由于步骤（1.2）中得到的混合液是分子及原子级别的混合，混合后经步骤（1.3）喷雾干燥后出来的前驱体粉末的分布均匀性均较好。
步骤（3）中经加压烧结得到的多尺度结构非均匀硬质合金的微观形貌为粗WC、细WC和钴组成，如图3所示，粗WC、细WC分布均匀，晶界清晰，几乎没有相互融合的现象，且细晶组分的尺度保持良好、占比较多，这样得到的多尺度结构非均匀硬质合金的性能优良。
需要说明的是，在本申请中，诸如第一、第二、第三之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多尺度结构非均匀硬质合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，制备碳、氧化钨和四氧化三钴均匀分布的细晶前驱体预烧粉末；
S2，将碳、氧化钨和四氧化三钴均匀分布的细晶前驱体预烧粉末、粗WC粉末、钴粉、石蜡按照质量百分比为10wt%~40wt%：50wt%~80wt%：4wt%~12wt%：0.5wt%~2wt%的比例混合，所得混合物经球磨处理，所得球磨产物经干燥、研磨处理，得到球磨混料；
S3，球磨混料经压制成型，所得造型体在惰性气氛下，升温至烧结温度，然后施加压力，进行加压保温处理，冷却后所得产物即为所述多尺度结构非均匀硬质合金。
2.根据权利要求1所述的一种多尺度结构非均匀硬质合金的制备方法，其特征在于，S1中，所述制备碳、氧化钨和四氧化三钴均匀分布的细晶前驱体预烧粉末，包括以下步骤：
S11，按照钨酸铵溶液中WO3、葡萄糖、水溶性钴盐的质量比为1~4：0.2~4：0.016~0.2的比例，分别称取钨酸铵溶液、葡萄糖、水溶性钴盐；其中，钨酸铵溶液中的WO3含量为200~300g/L；
S12，将S11中称取的葡萄糖、水溶性钴盐加入至称取的钨酸铵溶液中，形成体系，并向体系中添加水至体系中WO3含量为100~150g/L，充分搅拌至葡萄糖、水溶性钴盐完全溶解、体系均匀混合，得到混合液；
S13，将S12中得到的混合液进行喷雾干燥，得到前驱体粉末；
S14，在惰性气氛下，将S13中得到的前驱体粉末在300℃~600℃的温度条件下煅烧0.5h~2h，获得所述碳、氧化钨和四氧化三钴均匀分布的细晶前驱体预烧粉末。
3.根据权利要求2所述的一种多尺度结构非均匀硬质合金的制备方法，其特征在于，S11中，所述水溶性钴盐包括：醋酸钴、硫酸钴、硝酸钴、氯化钴中的任一种。
4.根据权利要求2所述的一种多尺度结构非均匀硬质合金的制备方法，其特征在于，S13中，所述喷雾干燥的工艺条件具体为：喷雾干燥采用压力式喷雾干燥机，进口温度150℃~280℃，出口温度100℃~150℃，进料速度200ml/min~500ml/min。
5.根据权利要求1所述的一种多尺度结构非均匀硬质合金的制备方法，其特征在于，S2中，所述粗WC粉末的粒径范围是3μm~300μm。
6.根据权利要求1所述的一种多尺度结构非均匀硬质合金的制备方法，其特征在于，S2中，所述球磨处理的工艺条件具体为：球磨的转速为100r/min~200r/min，球磨的时间为1h~10h，球磨的介质为无水乙醇。
7.根据权利要求1所述的一种多尺度结构非均匀硬质合金的制备方法，其特征在于，S3中，所述烧结温度为1410℃~1470℃。
8.根据权利要求1所述的一种多尺度结构非均匀硬质合金的制备方法，其特征在于，S3中，所述压力为0.5MPa~6MPa。
9.根据权利要求1所述的一种多尺度结构非均匀硬质合金的制备方法，其特征在于，S3中，所述加压保温处理的时间为0.5h~4h。
10.一种多尺度结构非均匀硬质合金，其特征在于，根据权利要求1~9中任一项所述的制备方法制备而成。
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