一種高比重鎢合金材料及其製備方法
2024-04-01 20:30:05 1
專利名稱：一種高比重鎢合金材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種鎢合金材料及其製備方法。
背景技術：
我國是鎢資源大國，而鎢合金又因其具有高密度， 一系列優異的性能的特 點，被廣泛應用在尖端科學領域、軍事工業和民用工業中。高比重鎢合金主要 由鎳、鐵、鈷、銅、鉻等元素組成，常採用熱等靜壓、輻射加熱燒結方法製備。
目前，提高鎢合金性能的方法主要有添加微量元素、改善成分配比、細化 鎢顆粒尺寸、優化燒結工藝及熱處理和形變強化等方法，其中形變強化效果最 顯著，但形變強化只有大的塑性變形才能達到顯著提高強度的目的，但強度大 幅度提高的同時塑性就會下降。形變強化工藝目前生產上主要採用旋轉鍛造，
旋轉鍛造每道次變形量(10% 17%)很小，僅表面變形量大，心部變形量小， 變形不均勻，變形量過大會導致開裂，由於需要多次加熱鍛造致使生產效率低， 材料利用率低，能耗大且成本高；而採用冷靜靜壓方法製備高比重鉤合金，雖 增大了變形量，但所需設備噸位大，模具要嚴格密封，安全性不好，冷靜液擠 壓不能一次擠出，擠壓後有殘料，脫模時間長，這樣冷靜液擠壓生產效率低， 冷變形坯料殘餘應力大。
發明內容
本發明為了解決現有高比重鎢合金產品塑性差、強度低、變形量小、殘餘 力大，方法所需設備噸位大、脫模時間長、模具要嚴格密封及成本高的問題， 而提供的一種高比重鎢合金材料及其製備方法。
高比重鎢合金材料按重量百分比由93.0% 97.0%的鴿粉末、2.1% 4.9% 的鎳粉末、0.8% 2.0%的鐵粉末和0.1%的鈷粉末製成。
製備高比重鎢合金材料的方法按以下步驟實現 一、按重量百分比取 93.0% 97.0%的鎢粉末、2.1% 4.9%的鎳粉末、0.8% 2.0%的鐵粉末和0.1% 的鈷粉末混合均勻，得混合粉末A; 二、將混合粉末A在100 400MPa成型 壓力條件下制坯料，使坯料的相對密度為75% 85%;三、將坯料在氫氣氛圍
中加熱至1400 1600。C，燒結30 150min;四、按重量百分比取75.0% 80.0% 的石墨和20.0% 25.0%的玻璃粉，然後以60r/min速率混粉24 30h，得混合 粉末B;五、將混合粉末B在200 900MPa成型壓力條件下制潤滑介質，使 潤滑介質的相對密度為35% 85%;六、將潤滑介質加熱至200 100(TC，並 將步驟三中所得坯料加熱至500 1400°C，然後將坯料與潤滑介質放入帶有潤 滑劑的模具型腔中，在擠壓力為800 1600MPa、壓頭速度為20 24mm/s、擠 壓3 10s，即得高比重鉤合金材料;其中步驟六中坯料與潤滑介質按質量比2 2.5 : 1放入。
本發明得到的高比重鎢合金材料在500 140(TC溫度範圍內均成功進行 了大變形的熱擠壓，經測得變形量可達70% 75%，抗拉強度為1420 1580MPa，延伸率6% 16%，硬度HRC45 48並可實現無殘料擠壓，生產效 率高。同時可大幅度提高擠出高比重鎢合金材料長細比，高比重鎢合金材料長 細比可達30以上。
本發明製備方法簡單，擠壓變形工藝在1000 140(TC溫度內就可以實現， 抗力低使設備噸位降低；擠壓及脫模過程在幾秒內即可完成，對模具密封情況 沒有嚴格要求且生產成本低，原材料市場可購得。
具體實施例方式
本發明技術方案不局限於以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施方 式間的任意組合。
具體實施方式
一本實施方式高比重鎢合金材料按重量百分比由93.0%
97.0%的鴇粉末、2.1% 4.9%的鎳粉末、0.8% 2.0%的鐵粉末和0.1%的鈷粉
末製成。
具體實施方式
二本實施方式高比重鎢合金材料按重量百分比由93.5% 95.5%的鉤粉末、3.1% 4.6%的鎳粉末、1.2 % 1.8%的鐵粉末和0.1%的鈷粉
末製成。
具體實施方式
三:本實施方式高比重鎢合金材料按重量百分比由93%的鎢 粉末、4.9%的鎳粉末、2.0%的鐵粉末和0.1%的鈷粉末製成。
具體實施方式
四本實施方式高比重鎢合金材料按重量百分比由95%的鎢 粉末、3.6%的鎳粉末、1.3%的鐵粉末和0.1%的鈷粉末製成。
具體實施方式
五:本實施方式高比重鎢合金材料按重量百分比由97%的鎢
粉末、2.1%的鎳粉末、0.8%的鐵粉末和0.1%的鈷粉末製成。
具體實施方式
六本實施方式製備高比重鎢合金材料的方法按以下步驟實
現 一、按重量百分比取93.0% 97.0%的鎢粉末、2.1% 4.9%的鎳粉末、0.8% 2.0%的鐵粉末和0.1%的鈷粉末混合均勻，得混合粉末A; 二、將混合粉末A 在100 400MPa成型壓力條件下制坯料，使坯料的相對密度為75% 85%; 三、將坯料在氫氣氛圍中加熱至1400 1600°C，燒結30 150min ;四、按重 量百分比取75.0% 80.0%的石墨和20.0% 25.0%的玻璃粉，然後以60r/min 速率混粉24 30h，得混合粉末B;五、將混合粉末B在200 900MPa成型 壓力條件下制潤滑介質，使潤滑介質的相對密度為35% 85%;六、將潤滑介 質加熱至200 1000。C，並將步驟三中所得坯料加熱至500 1400。C，然後將 坯料與潤滑介質放入帶有潤滑劑的模具型腔中，在擠壓力為800 1600MPa、 壓頭速度為20 24mm/s、擠壓3 10s，即得高比重鎢合金材料；其中步驟六 中坯料與潤滑介質按質量比2 2.5 : 1放入。
本實施方式步驟五中潤滑介質的動力粘度係數為2xl03 3xl03Pa S。
本實施方式步驟六是採用3150KN液壓機實現的。
本實施得到的高比重鎢合金材料尺寸為cpl6xl60mm，而擠壓前坯料的尺 寸為cp32x40mm。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
六的不同點是步驟一中按 重量百分比取93.5°/。 95.5%的鎢粉末、3.1% 4.6%的鎳粉末、1.2% 1.8%的 鐵粉末和0.1%的鈷粉末混合均勻。其它步驟與參數與具體實施方式
六相同。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
六或七的不同點是步驟一
中按重量百分比取95%的鎢粉末、3.6%的鎳粉末、1.3%的鐵粉末和0.1%的鈷
粉末混合均勻。其它步驟與參數與具體實施方式
六或七相同。
具體實施方式
九本實施方式與具體實施方式
六的不同點是步驟二中將 混合粉末A在200 300MPa成型壓力條件下制坯料。其它步驟與參數與具體 實施方式六相同。
具體實施方式
十本實施方式與具體實施方式
六或九的不同點是步驟二 中將混合粉末A在2S0MPa成型壓力條件下制坯料。其它步驟與參數與具體實
施方式六或九相同。
具體實施方式
十一本實施方式與具體實施方式
六的不同點是步驟三中 氫氣的純度為99.0%。其它步驟與參數與具體實施方式
六相同。
具體實施方式
十二本實施方式與具體實施方式
六的不同點是步驟三中 將坯料在氫氣氛圍中加熱至1500°C。其它步驟與參數與具體實施方式
六相同。
具體實施方式
十三本實施方式與具體實施方式
六的不同點是步驟三中 燒結時間為40 80min。其它步驟與參數與具體實施方式
六相同。
具體實施方式
十四本實施方式與具體實施方式
六的不同點是步驟四中 按重量百分比取78.0%的石墨和22.0%的玻璃粉。其它步驟與參數與具體實施 方式六相同。
具體實施方式
十五本實施方式與具體實施方式
六或十四的不同點是步 驟四中玻璃粉按質量百分比由30%的Si02、 7.4%的八1203、 37%的8203、 2.5 的MgO、 4.8%的CaO、 14.5%的Na20和3.8%K20組成。其它步驟與參數與具體實施方式
六或十四相同。
具體實施方式
十六本實施方式與具體實施方式
六的不同點是步驟四中
混粉時間為28h。其它步驟與參數與具體實施方式
六相同。
具體實施方式
十七本實施方式與具體實施方式
六的不同點是步驟五中
將混合粉末B在300 700MPa成型壓力條件下制潤滑介質。其它步驟與參數
與具體實施方式
六相同。
具體實施方式
十八本實施方式與具體實施方式
六或十七的不同點是步
驟五中將混合粉末B在500MPa成型壓力條件下制潤滑介質。其它步驟與參數
與具體實施方式
六或十七相同。
具體實施方式
十九本實施方式與具體實施方式
六的不同點是步驟六中
將潤滑介質加熱至600°C。其它步驟與參數與具體實施方式
六相同。
具體實施方式
二十本實施方式與具體實施方式
六的不同點是步驟六中
將坯料加熱至1000°C。其它步驟與參數與具體實施方式
六相同。
具體實施方式
二十一本實施方式與具體實施方式
六的不同點是步驟六 中潤滑劑為石墨乳。其它步驟與參數與具體實施方式
六相同。
具體實施方式
二十二本實施方式與具體實施方式
六的不同點是步驟六
中擠壓力為1200Mpa。其它步驟與參數與具體實施方式
六相同。
具體實施方式
二十三本實施方式與具體實施方式
六的不同點是步驟六
中壓頭速度為22mm/s。其它步驟與參數與具體實施方式
六相同。
具體實施方式
二十四本實施方式與具體實施方式
六的不同點是步驟六
中擠壓時間為6s。其它步驟與參數與具體實施方式
六相同。
具體實施方式
二十五本實施方式製備高比重鎢合金材料的方法按以下步
驟實現 一、按重量百分比取93.0%的鎢粉末、4.9%的鎳粉末、2.0%的鐵粉末 和0.1%的鈷粉末混合均勻，得混合粉末A; 二、將混合粉末A在400MPa成 型壓力條件下制坯料，使坯料的相對密度為75% 85%;三、將坯料在純度為 99.0%的氫氣氛圍中加熱至1400°C，燒結60min;四、按重量百分比取78.0% 的石墨和22.0%的玻璃粉，然後以60r/min速率混粉26h，得混合粉末B;五、 將混合粉末B在600MPa成型壓力條件下制潤滑介質，使潤滑介質的相對密度 為35% 85%;六、將潤滑介質加熱至80(TC並將坯料加熱至1400°C，然後將 坯料與坯料潤滑介質放入帶有石墨乳的模具型腔中，在擠壓力為1400Mpa、壓 頭速度為22mm/s、擠壓8s，即得高比重鎢合金材料；其中步驟六中坯料與潤 滑介質按質量比2: l放入。
本實施方式得到的高比重鎢合金材料成分為93W-4.9Ni-2.0Fe-0.lCo。 本實施方式得到的高比重鎢合金材料在80(TC 140(TC溫度範圍內成功 進行了大變形的熱擠壓並實現了無殘料擠壓，經測得變形量可達75%，抗拉強 度為1580MPa，延伸率14%，硬度HRC48，長細比可達30以上，生產效率高。
具體實施方式
二十六本實施方式製備高比重鴇合金材料的方法按以下步 驟實現 一、按重量百分比取95.0%的鎢粉末、3.6%的鎳粉末、1.3%的鐵粉末 和0.1°/。的鈷粉末混合均勻，得混合粉末A; 二、將混合粉末A在400MPa成 型壓力條件下制坯料，使坯料的相對密度為75% 85%;三、將坯料在純度為 99.0%的氫氣氛圍中加熱至1500°C，燒結60min;四、按重量百分比取78.0% 的石墨和22.0%的玻璃粉，然後以60r/min速率混粉27h，得混合粉末B;五、 將混合粉末B在600MPa成型壓力條件下制潤滑介質，使潤滑介質的相對密度 為35% 85%;六、將潤滑介質加熱至900。C並將坯料加熱至1400°C，然後將 坯料與坯料潤滑介質放入帶有石墨乳的模具型腔中，在擠壓力為1400Mpa、壓
頭速度為22mm/s、擠壓8s，即得高比重鎢合金材料；其中步驟六中坯料與潤
滑介質按質量比2 : 1放入。
本實施方式得到的高比重鎢合金材料成分為95W-3.6Ni-l.3Fe-0.lCo。 本實施方式得到的高比重鎢合金材料在900"C 140(TC溫度範圍內成功
進行了大變形的熱擠壓並實現了無殘料擠壓，經測得變形量可達72%，抗拉強
度為1470MPa，延伸率為15%，硬度HRC為48，長細比可達30以上，生產
效率高。
權利要求
1、一種高比重鎢合金材料，其特徵在於高比重鎢合金材料按重量百分比由93.0％～97.0％的鎢粉末、2.1％～4.9％的鎳粉末、0.8％～2.0％的鐵粉末和0.1％的鈷粉末製成。
2、 根據權利要求l所述的一種高比重鎢合金材料，其特徵在於高比重鎢 合金材料按重量百分比由93.5% 95.5%的鎢粉末、3.1°/。 4.6°/。的鎳粉末、1.2 % 1.8%的鐵粉末和0.1%的鈷粉末製成。
3、 根據權利要求l所述的一種高比重鎢合金材料，其特徵在於高比重鎢 合金材料按重量百分比由95.0%的鎢粉末、3.6%的鎳粉末、1.3%的鐵粉末和 0.1%的鈷粉末製成。
4、 製備如權利要求1所述的一種高比重鎢合金材料的方法，其特徵在於 製備高比重鎢合金材料的方法按以下步驟實現 一、按重量百分比取93.0% 97.0%的鴇粉末、2.1% 4.9%的鎳粉末、0.8% 2.0%的鐵粉末和0.1%的鈷粉 末混合均勻，得混合粉末A; 二、將混合粉末A在100 400MPa成型壓力條 件下制坯料，使坯料的相對密度為75% 85%;三、將坯料在氫氣氛圍中加熱 至1400 1600°C，燒結30 150min;四、按重量百分比取75.0% 80.0%的石 墨和20.0% 25.0°/。的玻璃粉，然後以60r/min速率混粉24 30h，得混合粉末 B;五、將混合粉末B在200 900MPa成型壓力條件下制潤滑介質，使潤滑 介質的相對密度為35% 85%;六、將潤滑介質加熱至200 100(TC，並將步 驟三中所得坯料加熱至500 1400°C，然後將坯料與潤滑介質放入帶有潤滑劑 的模具型腔中，在擠壓力為800 1600MPa、壓頭速度為20 24mm/s、擠壓3 10s，即得高比重鎢合金材料；其中步驟六中坯料與潤滑介質按質量比2 2.5:1放入。
5、 根據權利要求4所述的製備一種高比重鎢合金材料的方法，其特徵在 於步驟一中按重量百分比取93.5% 95.5%的鴇粉末、3.1% 4.6%的鎳粉末、 1.2 °/。 1.8%的鐵粉末和0.1%的鈷粉末混合均勻。
6、 根據權利要求4所述的製備一種高比重鉤合金材料的方法，其特徵在 於步驟三中氫氣的純度為99.0%。
7、 根據權利要求4所述的製備一種高比重鴇合金材料的方法，其特徵在於步驟四中按重量百分比取78.0%的石墨和22.0%的玻璃粉。
8、 根據權利要求4或7所述的製備一種高比重鎢合金材料的方法，其特 徵在於步驟四中玻璃粉按質量百分比由30%的Si02、 7.4%的A1203、 37%的 B203、 2.5的MgO、 4.8。/。的CaO、 14.5%的Na20和3.8%K20組成。
9、 根據權利要求4所述的製備一種高比重鎢合金材料的方法，其特徵在 於步驟六中潤滑劑為石墨乳。
全文摘要
一種高比重鎢合金材料及其製備方法，它涉及一種鎢合金材料及其製備方法。它解決了現有高比重鎢合金產品塑性差、強度低、變形量小、殘餘力大，方法所需設備噸位大、脫模時間長、模具要嚴格密封及成本高的問題。高比重鎢合金材料由鎢粉末、鎳粉末、鐵粉末和鈷粉末製成。製備方法一、制混合粉末A；二、制坯料；三、燒結坯料；四、制混合粉末B；五、制潤滑介質；六、將坯料與潤滑介質放入模具內進行擠壓成型，即得。本發明高比重鎢合金材料塑性好、強度大、變形量大及殘餘力小。本發明製備方法簡單、所需設備噸位小、脫模時間短、對模具沒有嚴格要求及成本低廉。
文檔編號C22C27/00GK101386947SQ200810137440
公開日2009年3月18日 申請日期2008年10月31日 優先權日2008年10月31日
發明者洋 於, 王爾德 申請人:洋 於