鎢基高比重合金薄板的製備方法
2023-09-09 22:41:15
專利名稱：鎢基高比重合金薄板的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種合金薄板的製備方法，尤其涉及一種鎢基高比重合金薄板的製備方法。
背景技術：
鎢基高比重合金，主要是指以鎢為主要成分，以鎳、鐵、銅等其中的一種或多種金屬為合金元素，並適當添加少量的其它元素所組成的高比重合金。
現有的鎢基高比重合金薄板製備的主要工藝步驟如下(1)配粉按擬製備合金材料的成分百分比要求，將鎢及其它合金粉末進行稱重配比，並進行均勻混合；(2)壓坯採用油壓機和成形模具，將合金粉末壓製成方形厚板坯。採用該工藝無法製得大面積的薄板坯，一般壓制板坯厚度至少在20毫米以上，長度和寬度分別不大於100毫米；(3)預燒結通常在真空爐或氫氣保護氣氛爐中，在1000℃左右進行長時間的預燒結，其目的是為了去除粉末表面的雜質元素，防止在高溫燒結過程中形成脆性相而降低其加工塑性。由於板坯較厚，預燒結時內部雜質難以去除徹底；(4)高溫燒結通常在真空爐或氫氣保護氣氛爐中，在1450℃～1500℃進行30～60分鐘的高溫液相燒結，提高坯料的密度；(5)軋制開坯通常在1200℃左右進行高溫軋制開坯，由於鎢基高比重合金中裂紋的產生和擴展對熱加工非常敏感，加之其內部雜質去除不徹底，合金材料在該工序加工最易產生開裂報廢，而且高溫加工時材料表面會產生較厚的脆性氧化層；(6)修磨用砂輪磨去板材邊沿的開裂部分和表面的脆性氧化層，防止其在後續加工中進一步開裂；(7)熱軋通常將材料加熱到800℃～1000℃之間進行高溫軋制。同樣，合金材料在該工序加工易產生開裂報廢，且表面會產生脆性氧化層；(8)修磨同工序(6)；(9)酸鹼洗進一步徹底去除表面脆性氧化層，露出金屬本色，以防止在後續加工中引起開裂並保證最終板材的表面質量；(10)退火在真空或氫氣爐中進行，其目的是消除熱加工內應力，以利於後續的冷軋加工；(11)冷軋在板材冷軋機上進行冷軋加工；(12)退火在真空或氫氣爐中進行，其目的是消除冷加工硬化，以利於後續的進一步加工；(13)二次冷軋在板材冷軋機上進行冷軋加工；如此反覆退火-冷軋，直至加工到所要求的厚度。
從上述的步驟分析可知(1)周期長現有技術有10多道生產工序，生產周期較長。如生產厚度為1mm以下的薄板，生產周期至少在15天以上；(2)能耗高預燒結、高溫液相燒結、高溫軋制開坯、熱軋、退火等多道工序須採用大功率的高溫加熱爐，能耗較高；(3)汙染環境修磨會產生粉塵汙染，鹼洗和酸洗會產生廢氣和廢液汙染；(4)成品率低高溫加工時易產生開裂報廢，產品的成品率較低。如生產1mm厚的薄板，綜合成品率不到40％；
(5)設備投資大設備佔用種類和數量較多，而且多數為大功率和大噸位的加工設備，設備投資較大；(6)佔用場地大需要較大的加工場地。
造成現有技術存在以上諸多缺陷的主要原因如下(1)鎢基高比重合金特殊的顯微結構形態決定了其板材不適於熱加工變形。該合金燒結態的顯微組織是由低熔點的粘結相和高熔點的球狀鎢顆粒組成的兩相複合結構，其中鎢顆粒的體積佔85％以上。由於兩相的強度、硬度、塑性和熱膨脹係數差異較大，熱加工時易產生塑性變形不協調，並產生界面開裂；(2)由於粘結相和鎢顆粒兩者比重差異較大，板坯高溫液相燒結時，粘結相處於液態，而鎢顆粒仍處於固態。如果板坯較厚，易產生比重偏析而導致成分分布上下不均，影響材料的加工及使用性能；(3)由於壓制板坯較厚，預燒結過程中坯料內部雜質元素難以通過揮發和氫氣還原徹底去除，導致其塑性較差，在後續的加工過程中易產生加工硬化並導致材料開裂。
因此，如何採用適當的方法使坯料內部成分分布均勻，雜質元素在高溫液相燒結前即徹底脫除，並避開熱加工工序，是克服現有技術缺陷的關鍵。而製備厚度小、面積大的板坯是較為理想的途徑。
發明內容
本發明需要解決的技術問題是提供了一種鎢基高比重合金薄板的製備方法，旨在解決上述的缺陷。
為了解決上述技術問題，本發明是通過以下步驟實現的配粉按擬製備合金材料的成分百分比要求，將鎢及其它合金粉末進行稱重配比，並進行均勻混合；制粒把小顆粒的混合粉末，添加適量的粘結劑，製成流動性好的團粒；團粒粒度控制在20～100μm；粉軋制坯採用粉末軋機，將制粒後合金粉末製成1～3mm厚的薄板坯；高溫燒結在氫氣保護氣氛爐中，在1450℃～1500℃進行1～5小時的液相高溫燒結；冷軋通過一般板材軋機即可進行大變形量冷軋加工。
與現有技術相比，本發明的有益效果是周期短；能耗低；無汙染；成品率高；設備投資小；佔用場地小；可應用到生產中。
具體實施例方式
下面結合具體實施方式
對本發明作進一步詳細描述本發明採用粉末制粒、粉末軋制制坯、液相燒結、直接冷軋加工薄板的製備方法，其主要工藝步驟如下(1)配粉按擬製備合金材料的成分百分比要求，將鎢及其它合金粉末進行稱重配比，並進行均勻混合；(2)制粒為了改善粉末的流動性，提高坯料的壓制密度和成形精度，減少壓制廢品的出現，必須先對粉末進行制粒，即把小顆粒的混合粉末，添加適量的粘結劑，製成流動性好的團粒；團粒粒度控制在20～100μm；(3)粉軋制坯採用粉末軋機，將制粒後合金粉末製成1～3mm厚的薄板坯。
(4)高溫燒結在氫氣保護氣氛爐中，在1450℃～1500℃進行1～5小時的液相高溫燒結；(5)冷軋因坯料較薄和雜質去除徹底，冷加工性能較好，燒結後可直接進行冷軋，且不需要大噸位加工設備，一般小型軋機上即可進行大變形量冷軋加工。冷軋壓下量可高達90％以上。若成品厚度在0.4mm以上，中間不需要退火可一次冷軋完成。
將配好並混合均勻的合金粉末進行制粒，採用粉末軋機代替油壓機用於板坯製備，可使得板坯厚度大為減小、面積大大提高。不用進行預燒結，只是在高溫液相燒結過程中，適當延長燒結時間，不僅能大大減少成分偏析，而且內部雜質元素脫除更徹底。改善了板坯的成分均勻性、提高了潔淨度和加工塑性。燒結後的薄板坯不需要進行高溫軋制開坯、修磨、熱軋、酸鹼洗和退火等工序，即可在一般小型軋機上進行大變形量的冷軋加工。
實施例1配粉按擬製備合金材料的成分百分比要求，將鎢及其它合金粉末進行稱重配比，並進行均勻混合；制粒把小顆粒的混合粉末，添加適量的粘結劑，製成流動性好的團粒；團粒粒度控制在20μm；粉軋制坯採用粉末軋機，將制粒後合金粉末製成1mm厚的薄板坯；高溫燒結在氫氣保護氣氛爐中，在1450℃進行5小時的液相高溫燒結；冷軋通過一般小型軋機進行大變形量冷軋加工。
實施例2配粉按擬製備合金材料的成分百分比要求，將鎢及其它合金粉末進行稱重配比，並進行均勻混合；制粒把小顆粒的混合粉末，添加適量的粘結劑，製成流動性好的團粒；團粒粒度控制在50μm；粉軋制坯採用粉末軋機，將制粒後合金粉末製成1.8mm厚的薄板坯；高溫燒結在氫氣保護氣氛爐中，在1460℃進行4小時的液相高溫燒結；冷軋通過一般小型軋機進行大變形量冷軋加工。
實施例3配粉按擬製備合金材料的成分百分比要求，將鎢及其它合金粉末進行稱重配比，並進行均勻混合；制粒把小顆粒的混合粉末，添加適量的粘結劑，製成流動性好的團粒；團粒粒度控制在70μm；粉軋制坯採用粉末軋機，將制粒後合金粉末製成1.6mm厚的薄板坯；高溫燒結在氫氣保護氣氛爐中，在1480℃進行3小時的液相高溫燒結；冷軋通過一般小型軋機進行大變形量冷軋加工。
實施例4配粉按擬製備合金材料的成分百分比要求，將鎢及其它合金粉末進行稱重配比，並進行均勻混合；制粒把小顆粒的混合粉末，添加適量的粘結劑，製成流動性好的團粒；團粒粒度控制在100μm；粉軋制坯採用粉末軋機，將制粒後合金粉末製成3mm厚的薄板坯；高溫燒結在氫氣保護氣氛爐中，在1500℃進行1小時的液相高溫燒結；冷軋通過一般小型軋機進行大變形量冷軋加工。
實施例5配粉按擬製備合金材料的成分百分比要求，將鎢及其它合金粉末進行稱重配比，並進行均勻混合；制粒把小顆粒的混合粉末，添加適量的粘結劑，製成流動性好的團粒；團粒粒度控制在27μm；粉軋制坯採用粉末軋機，將制粒後合金粉末製成1.9mm厚的薄板坯；高溫燒結在氫氣保護氣氛爐中，在1490℃進行2小時的液相高溫燒結；冷軋通過一般小型軋機進行大變形量冷軋加工。
與現有技術相比，本發明的優點(1)周期短本發明技術僅有5道生產工序，生產周期較短。如生產厚度為1mm以下的薄板，可在1天內完成；(2)能耗低省去了預燒結、高溫軋制開坯、熱軋、退火等多道高能耗工序，節省了能源；(3)無汙染省去了修磨、鹼洗和酸洗等產生廢塵、廢氣和廢液的工序，無任何環境汙染；(4)成品率高可根據成品要求，靈活調整坯料尺寸，最大限度地減少邊角料損耗，且坯料不良品和邊角料可直接回收再利用，原材料利用率較高；如生產1mm厚的薄板，綜合成品率可達95％以上；(5)設備投資小設備佔用種類和數量較少，而且設備功率和噸位較小，設備投資較小；(6)佔用場地小可在較小的加工場地上完成整個生產流程。
權利要求
1.一種鎢基高比重合金薄板的製備方法，是通過以下步驟實現的配粉按擬製備合金材料的成分百分比要求，將鎢及其它合金粉末進行稱重配比，並進行均勻混合；制粒把小顆粒的混合粉末，添加適量的粘結劑，製成流動性好的團粒；團粒粒度控制在20～100μm；粉軋制坯採用粉末軋機，將制粒後合金粉末製成1～3mm厚的薄板坯；高溫燒結在氫氣保護氣氛爐中，在1450℃～1500℃進行1～5小時的液相高溫燒結；冷軋通過板材軋機進行冷軋加工。
2.根據權利要求1所述的鎢基高比重合金薄板的製備方法，是通過以下步驟實現的配粉按擬製備合金材料的成分百分比要求，將鎢及其它合金粉末進行稱重配比，並進行均勻混合；制粒把小顆粒的混合粉末，添加適量的粘結劑，製成流動性好的團粒；團粒粒度控制在50μm；粉軋制坯採用粉末軋機，將制粒後合金粉末製成1.8mm厚的薄板坯；高溫燒結在氫氣保護氣氛爐中，在1460℃進行4小時的液相高溫燒結；冷軋通過一般小型軋機進行大變形量冷軋加工。
3.根據權利要求1所述的鎢基高比重合金薄板的製備方法，是通過以下步驟實現的配粉按擬製備合金材料的成分百分比要求，將鎢及其它合金粉末進行稱重配比，並進行均勻混合；制粒把小顆粒的混合粉末，添加適量的粘結劑，製成流動性好的團粒；團粒粒度控制在70μm；粉軋制坯採用粉末軋機，將制粒後合金粉末製成1.6mm厚的薄板坯；高溫燒結在氫氣保護氣氛爐中，在1480℃進行3小時的液相高溫燒結；冷軋通過一般小型軋機進行大變形量冷軋加工。
4.根據權利要求1所述的鎢基高比重合金薄板的製備方法，是通過以下步驟實現的配粉按擬製備合金材料的成分百分比要求，將鎢及其它合金粉末進行稱重配比，並進行均勻混合；制粒把小顆粒的混合粉末，添加適量的粘結劑，製成流動性好的團粒；團粒粒度控制在27μm；粉軋制坯採用粉末軋機，將制粒後合金粉末製成1.9mm厚的薄板坯；高溫燒結在氫氣保護氣氛爐中，在1490℃進行2小時的液相高溫燒結；冷軋通過一般小型軋機進行大變形量冷軋加工。
全文摘要
本發明涉及一種鎢基高比重合金薄板的製備方法，是通過以下步驟實現的配粉按擬製備合金材料的成分百分比要求，將鎢及其它合金粉末進行稱重配比，並進行均勻混合；制粒把小顆粒的混合粉末，添加適量的粘結劑，製成流動性好的團粒；團粒粒度控制在20～100μm；粉軋制坯採用粉末軋機，將制粒後合金粉末製成1～3mm厚的薄板坯；高溫燒結在氫氣保護氣氛爐中，在1450℃～1500℃進行1～5小時的液相高溫燒結；冷軋通過板材軋機進行冷軋加工；本發明的有益效果是周期短；能耗低；無汙染；成品率高；設備投資小；佔用場地小；可應用到生產中。
文檔編號B22F3/12GK101069944SQ20061002652
公開日2007年11月14日 申請日期2006年5月12日 優先權日2006年5月12日
發明者朱玉斌 申請人:上海六晶金屬科技有限公司