專利名稱：高比重鎢合金板材的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域，尤其是高比重鎢合金板材的制備方法。
背景技術(shù)：
高比重鎢合金是以鎢為基體(鎢的質(zhì)量分?jǐn)?shù)通常為80% 97%)，添加少量鎳、鐵、 銅、鈷、鉬、鉻等元素，采用液相燒結(jié)法制備而成的。高比重鎢合金不僅具有高密度(高達(dá) 16. 5 19. 0 g/cm3)，還具有強(qiáng)度高、硬度高、熱膨脹系數(shù)小、導(dǎo)熱系數(shù)大、抗氧化、耐腐蝕、 機(jī)械加工性能好、良好的塑性和良好的射線吸收能力(比鉛高30 40%)等優(yōu)點(diǎn)。因此，高比重鎢合金在航空、航天、兵器等軍事工業(yè)和機(jī)械、電器、儀表、冶金、醫(yī)療等民用工業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。目前應(yīng)用的高比重鎢合金主要有鎢鎳鐵和鎢鎳銅系列，主要通過粉末冶金法制備；然而根據(jù)產(chǎn)品尺寸形狀的不同，其制備工藝也不盡相同?，F(xiàn)有技術(shù)中，涉及高比重鎢合金板材的制備方法較少。中國專利“一種鎢基高比重合金薄板的制備方法-—CN101983806A”中，通過壓制2 4 mm后的坯料，燒結(jié)成板坯后軋制到0. 1 1. 5 mm 的薄板；由于板坯采用模壓壓制成型，受模具尺寸的限制，該方法只能適合尺寸較小的薄板加工，而對長度較長、厚度大于2 mm以上的板材則無能為力。另一篇中國專利“鎢基高比重合金薄板的制備方法一CN101069944”采用粉末軋制法制備厚度為1 3 mm的生坯，燒結(jié)后冷軋加工成薄板；該方法也無法實(shí)現(xiàn)厚度超過3 mm的板材加工。對于較厚的高比重鎢合金板材(厚度2 100 mm),目前生產(chǎn)中通常采用模壓成型，經(jīng)過燒結(jié)后，或采用熱軋或直接機(jī)械加工成所需尺寸的板材。熱軋厚板材除需要相應(yīng)的大輥徑軋制設(shè)備外，軋制過程中也容易產(chǎn)生開裂和表面氧化等問題；而燒結(jié)坯料直接機(jī)械加工出的制品則存在致密度和力學(xué)性能不理想的問題。因此，制備較大尺寸的高比重鎢合金板材技術(shù)尚存在較大的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本申請人針對上述制備較大尺寸的高比重鎢合金板材存在質(zhì)量問題等缺點(diǎn)，提供一種高比重鎢合金板材的制備方法，從而可以制備較厚尺寸的高比重鎢合金板材。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下
一種高比重鎢合金板材的制備方法，采用生坯疊燒法，包括(I)混料，(II)壓制成型生坯，(III)將多片生坯疊放在一起進(jìn)行高溫液相疊燒工序。一種高比重鎢合金板材的制備方法，采用冷軋坯疊燒法，包括(I)混料，(II)壓制成型，(III)液相燒結(jié)，(IV)燒結(jié)坯冷軋，(V)表面清潔處理，(VI)將經(jīng)多片冷軋坯疊放在一起進(jìn)行高溫液相疊燒工序。其進(jìn)一步特征在于在進(jìn)行多片生坯或冷軋坯疊放時(shí)層間不能摻雜固態(tài)雜質(zhì)。所述高比重鎢合金包括鎢的質(zhì)量百分比為80% 97%的鎢鎳鐵和鎢鎳銅合金。所述高溫液相疊燒工序采用氫氣保護(hù)的高溫?zé)Y(jié)爐，在燒結(jié)舟中疊放多片生坯或冷軋坯，在1400 1500°C下燒結(jié)1 2小時(shí)。所述生坯或冷軋坯的厚度為0. 6 3mm，堆疊層數(shù)為2 20層。本發(fā)明的有益效果如下
本發(fā)明提供的兩種途徑的高比重鎢合金板材的制備方法，方法一采用壓力加工提高生坯的密度，然后對生坯進(jìn)行疊燒，獲得高致密度的較大尺寸的高比重鎢合金板材；方法二對生坯燒結(jié)后進(jìn)行冷軋，以提高合金的致密度和力學(xué)性能，然后采用冷軋坯疊燒的方法來獲得較大尺寸的高比重鎢合金板材。本發(fā)明可生產(chǎn)長X寬X厚尺寸最大分別為 1000X200X100 mm的板材，厚度可根據(jù)產(chǎn)品需要調(diào)整疊燒片數(shù)，其制品性能優(yōu)于傳統(tǒng)模壓成型的板材；該方法具有設(shè)備簡單、操作容易、效率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，適于大批量生產(chǎn)，適用于鎢的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80 97%的高比重鎢鎳鐵W-Ni-Fe和鎢鎳銅W-Ni-Cu合金。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的金相圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的金相圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。本發(fā)明所述的高比重鎢合金板材的制備方法包括以下兩種
方法一為生坯疊燒法包括混料、生坯成型、液相疊燒等工序，其特征在于它是將多片生坯疊放在一起進(jìn)行高溫液相疊燒，燒結(jié)過程中通過液相流動和固相顆粒重排、固相溶解和再析出等階段，使生坯之間緊密結(jié)合，無縫隙和單一的黏結(jié)相層。由于采用粉軋成型的方法制備的坯料厚度較薄(0. 5 3 mm)，密度優(yōu)于模壓成型的厚坯，其燒結(jié)坯的密度要高于模壓成型的高比重鎢合金。因此，本方法采用生坯疊燒的方法同時(shí)彌補(bǔ)了模壓成型致密度不高和壓制成型法不能生產(chǎn)厚板材的不足。實(shí)施例1 :90W-Ni_Fe生坯的疊燒
將W、Ni、Fe粉末按照所需比例混合后，粉軋制成尺寸為300X150X2 mm的生坯；將裁減好的長度相當(dāng)?shù)?片生坯疊放在燒結(jié)舟內(nèi)，生坯之間不能有固態(tài)雜質(zhì)進(jìn)入；將裝好的燒結(jié)舟推入氫氣保護(hù)的高溫?zé)Y(jié)爐中，在1475 °C燒結(jié)1小時(shí)，得到尺寸約為260X130X8 mm的90W-Ni-Fe板材燒結(jié)坯。燒結(jié)坯的疊燒面金相組織中未觀察到縫隙和直線分布的黏結(jié)相區(qū)(如圖1所示)，表明層與層之間結(jié)合緊密，其相對密度可達(dá)99. 3%，室溫抗拉強(qiáng)度為 1300MPao實(shí)施例2 :93ff-Ni-Cu生坯的疊燒
將W、Ni、Cu粉末按照所需比例混合后，粉軋制成尺寸為200X100X1. 5 mm的生坯； 將裁減好的長度相當(dāng)?shù)?0片生坯疊放在燒結(jié)舟內(nèi)，生坯之間不能有固態(tài)雜質(zhì)進(jìn)入；將裝好的燒結(jié)舟推入氫氣保護(hù)的高溫?zé)Y(jié)爐中，在1200 °C預(yù)燒后再在1450 °C燒結(jié)1小時(shí)，得到尺寸約為170X85X 12 mm的93W-Ni-Cu板材燒結(jié)坯。燒結(jié)坯的疊燒面金相組織中未觀察到縫隙和直線分布的黏結(jié)相區(qū)(如圖2所示)，表明層與層之間結(jié)合緊密，其相對密度可達(dá) 98.6%。HRC 達(dá) 35。方法二為冷軋坯疊燒法主要包括混料、壓制成型、液相燒結(jié)、燒結(jié)坯冷軋、表面清潔處理、冷軋坯液相疊燒等工序，其特征在于將生坯燒結(jié)后進(jìn)行冷軋，然后將經(jīng)過表面除油的多片冷軋坯疊放在一起進(jìn)行高溫液相疊燒。燒結(jié)過程中通過液相流動和固相顆粒重排、 固相溶解和再析出等階段，使冷軋坯之間緊密結(jié)合，無縫隙和單一的黏結(jié)相層。由于疊燒前坯料經(jīng)過了冷變形加工，其致密度和力學(xué)性能均得到顯著的提高。因此，本方法采用冷軋坯疊燒的方法可以制備出高致密度、高力學(xué)性能的高比重鎢合金板材，且板材的厚度可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。實(shí)施例3 :93ff-Ni-Fe冷軋坯的疊燒
將1、附、狗粉末按照所需比例混合后，粉軋制成尺寸為500X150X3 mm的生坯。經(jīng)過高溫液相燒結(jié)后，將燒結(jié)坯冷軋并切割成尺寸約為600X110X1. 5 mm的板材，將冷軋板坯表面除油處理后烘干，疊放于燒結(jié)舟中，疊放數(shù)量為20層，冷軋板之間不能有固態(tài)雜質(zhì)進(jìn)入。將裝好料的燒結(jié)舟推入氫氣保護(hù)的高溫?zé)Y(jié)爐中，在1500 °C下燒結(jié)1小時(shí)，得到尺寸約為600X110X30 mm的板材燒結(jié)坯。對燒結(jié)坯進(jìn)行截面金相觀察，在疊燒面上未觀察到縫隙和直線分布的黏結(jié)相區(qū)域，表明疊燒層與層之間結(jié)合緊密，該燒結(jié)坯已近全致密，室溫抗拉強(qiáng)度為1340 MPa0實(shí)施例4 :95ff-Ni-Cu冷軋坯的疊燒
將W、Ni、Cu粉末按照所需比例混合后，粉軋制成尺寸為500X 100X3 mm的生坯。經(jīng) 1450 °C燒結(jié)1小時(shí)，將燒結(jié)坯冷軋并切割成尺寸約為550X70X 1. 5 mm的板材，將冷軋板坯表面除油處理后烘干，然后疊放于燒結(jié)舟中，疊放數(shù)量為10層，冷軋板之間不能有固態(tài)雜質(zhì)進(jìn)入。將裝好料的燒結(jié)舟推入氫氣保護(hù)的高溫?zé)Y(jié)爐中，在1430 °C下燒結(jié)1小時(shí)，得到尺寸約為550X70X 15 mm的板材燒結(jié)坯。對燒結(jié)坯進(jìn)行截面金相觀察，在腐蝕前后的疊燒面上均未觀察到縫隙和直線分布的黏結(jié)相區(qū)域，表明疊燒層與層之間結(jié)合緊密，該疊燒坯的相對密度近全致密，HRC為39。
權(quán)利要求
1.一種高比重鎢合金板材的制備方法，其特征在于采用生坯疊燒法，包括(I)混料， (II)壓制成型生坯，(III)將多片生坯疊放在一起進(jìn)行高溫液相疊燒工序。
2.一種高比重鎢合金板材的制備方法，其特征在于采用冷軋坯疊燒法，包括(I)混料，(II)壓制成型，(III)液相燒結(jié)，(IV)燒結(jié)坯冷軋，(V)表面清潔處理，(VI)將經(jīng)多片冷軋坯疊放在一起進(jìn)行高溫液相疊燒工序。
3.按照權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的高比重鎢合金板材的制備方法，其特征在于 在進(jìn)行多片生坯或冷軋坯疊放時(shí)層間不能摻雜固態(tài)雜質(zhì)。
4.按照權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的高比重鎢合金板材的制備方法，其特征在于 所述高比重鎢合金包括鎢的質(zhì)量百分比為80% 97%的鎢鎳鐵和鎢鎳銅合金。
5.按照權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的高比重鎢合金板材的制備方法，其特征在于 所述高溫液相疊燒工序采用氫氣保護(hù)的高溫?zé)Y(jié)爐，在燒結(jié)舟中疊放多片生坯或冷軋坯， 在1400 1500°C下燒結(jié)1 2小時(shí)。
6.按照權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的高比重鎢合金板材的制備方法，其特征在于 所述生坯或冷軋坯的厚度為0. 6 3mm，堆疊層數(shù)為2 20層。
全文摘要
本發(fā)明公開了兩種高比重鎢合金板材的制備方法，一種采用生坯疊燒法，包括(I)混料，(II)壓制成型生坯，(III)將多片生坯疊放在一起進(jìn)行高溫液相疊燒工序。另一種采用冷軋坯疊燒法，包括(I)混料，(II)壓制成型，(III)液相燒結(jié)，(IV)燒結(jié)坯冷軋，(V)表面清潔處理，(VI)將經(jīng)多片冷軋坯疊放在一起進(jìn)行高溫液相疊燒工序。本發(fā)明可生產(chǎn)長×寬×厚尺寸最大分別為1000×200×100mm的板材，厚度可根據(jù)產(chǎn)品需要調(diào)整疊燒片數(shù)，其制品性能優(yōu)于傳統(tǒng)模壓成型的板材；該方法具有設(shè)備簡單、操作容易、效率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，適于大批量生產(chǎn)，適用于鎢的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80～97%的高比重鎢鎳鐵W-Ni-Fe和鎢鎳銅W-Ni-Cu合金。
文檔編號B22F7/02GK102389975SQ20111042544
公開日2012年3月28日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者何曉云, 田強(qiáng), 章曉波 申請人:無錫樂普金屬科技有限公司