CN101376935A - 一种钨铝-镍合金烧结体及制法 - Google Patents
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Abstract
一种钨铝－镍合金烧结体，其特征在于，其成分组成为钨铝粉末和镍粉，钨铝粉末的表达式为W1－xAlx，式中，x＝0.1－0.86，所述镍粉在烧结体中的质量比为5－80％。制备方法是以钨铝粉末和镍粉为原料，分别进行真空烧结和热压烧结，制备高致密，性能优越的合金烧结体样品。并通过改变镍的质量分数，烧结温度、压力、时间等条件的控制，合成具有良好结晶形态和显微结构的合金块状材料。所得合金的机械性能为：硬度5.13GPa－8.03GPa，弯曲强度1430MPa－1900MPa，烧结体的相对致密度在99％以上。
Description
技术领域
本发明属于一种钨铝-镍合金烧结体及制法，具体涉及以钨铝粉末为原料，以镍为粘结相，通过真空烧结和热压烧结技术制备钨铝-镍合金烧结体。
背景技术
高性能结构材料的主要发展方向是研究高强、高韧、高硬、轻质、高抗氧化性并具有良好加工性的新型材料。钨-镍合金具有优越的高温性能和机械性能，是现在应用最为广泛的高温合金。因此在现代科学领域、国防工业和民用工业中都得到了广泛的应用。例如，航空航天工业中用作陀螺转子和惯性旋转元件；军事工业中用作穿甲弹和导弹弹头；医疗卫生部门用作屏蔽材料；电气工业中用作焊嘴材料、电极材料和触头材料等。但是金属钨存在着密度大，容易氧化、价格昂贵，性脆、难以加工等缺点。专利ZL 01129545.7提供了一种钨铝合金粉末制备方法，制备了钨铝合金粉末。钨的高熔点，低热膨胀系数，以及铝的低密度，高导热导电和良好延展性等特点使该合金具有了高强、高硬、以及良好的抗氧化性和高温稳定性等特性。它也因此成为结构材料研究开发的新方向。用钨铝合金来代替钨制备钨铝-镍新型合金可以克服钨-镍合金的缺点，得到价格低廉，性能优越的新型高温合金。(参考文献：Materials Science and EngineeringA 456(2007)337-343)
发明内容
1.一种钨铝-镍合金烧结体，其成分组成为钨铝粉末和镍粉，钨铝粉末的表达式为W1-xAlx，式中，x＝0.1-0.86，所述镍粉在烧结体中的质量比为5-80％
本发明的钨铝-镍合金烧结体的制备方法有2种。
方法1)的步骤和条件如下：采用钨铝合金粉末(参考文献专利ZL 01129545.7)和镍粉为原料，钨铝粉末的表达式为W1-xAlx)，式中，x＝0.1-0.86，把钨铝粉末和镍粉镍粉混合，镍粉在烧结体中的质量比为5-80％冷压成型，将压制好的坯体装入石墨模具中，模具四周以碳素钢为支撑。放入真空热压烧结机中，在10-1Pa～10-2Pa真空条件下加温加压，烧结温度为1350℃-1650℃，压力20-40MPa，烧结时间为5-30分钟，得到钨铝-镍合金的烧结体。所得烧结体的相对密度为99％以上。
方法2)的步骤和条件如下：采用钨铝合金粉末(参考文献专利ZL 01129545.7)和镍粉为原料，钨铝粉末的表达式为W1-xAlx)，式中，x＝0.1-0.86，把钨铝粉末和镍粉镍粉混合，镍粉在烧结体中的质量比为5-80％，冷压成型后，将压制好的坯体放入真空热压烧结机中，在10-3Pa真空条件下加温，烧结温度为1350℃-1650℃，烧结时间为10-60分钟，得到钨铝-镍合金的烧结体。所得烧结体的相对密度为99％以上。
有益效果：本发明的钨铝-镍合金烧结体，采用钨铝合金粉末(参考文献 专利ZL 01129545.7)和镍粉为原料，分别采用真空烧结和热压烧结，实现粉末的致密化烧结，得到高致密度的，性能优越的钨铝-镍合金烧结体。粉末冶金烧结是粉末烧结成块的基本方法，由于钨铝-镍合金具有高熔点、耐高温等性能。我们分别采用真空烧结和热压烧结的技术来制备高致密度的合金烧结体，具有良好结晶形态和显微结构的合金块状材料。迄今为止，有关该合金烧结体的研究国内外尚无报道。所得合金的机械性能为：硬度5.13GPa-8.03GPa，弯曲强度1430MPa-1900MPa，烧结体的相对致密度在99％以上。
附图说明
图1是(W0.5Al0.5)-60％Ni，在10-2Pa真空条件下，烧结温度为1650℃，30MPa，烧结10分钟所得的钨铝-镍合金烧结体的断面扫描电镜图。
附图2是(W0.5Al0.5)-60％Ni，在10-3Pa真空条件下，烧结温度为1650℃，烧结时间为50分钟所得的钨铝-镍合金烧结体的断面扫描电镜图。
具体实施方式
以下介绍制备方法1)实施例
实施例1：将30克(W0.9Al0.1)合金和3.33克镍粉混合后冷压成型，放入石墨模具中，放入真空热压烧结机中，在10-2Pa真空条件下热压烧结，烧结温度为1600℃，压力40MPa，烧结时间为30分钟，得到钨铝-镍合金烧结体。相对密度为99％。显微硬度7.61GPa，弯曲强度1450MPa。
实施例2：将为25克，(W0.75Al0.25)合金和2.78克镍粉混合后冷压成型，放入石墨模具中，放入真空热压烧结机中，在10-2Pa真空条件下热压烧结，烧结温度为1600℃，压力40MPa，烧结时间为30分钟，得到钨铝-镍合金烧结体。相对密度为99.1％。显微硬度7.83GPa，弯曲强度1470MPa。
实施例3：将20克(W0.5Al0.5)合金和2.22克镍粉混合后冷压成型，放入石墨模具中，放入真空热压烧结机中，在10-2Pa真空条件下热压烧结，烧结温度为1600℃，压力40MPa，烧结时间为30分钟，得到钨铝-镍合金烧结体。相对密度为99.5％。显微硬度8.03GPa，弯曲强度1500MPa。
实施例4：将15克(W0.25Al0.75)合金和1.67克镍粉混合后冷压成型，放入石墨模具中，放入真空热压烧结机中，在10-2Pa真空条件下热压烧结，烧结温度为1600℃，压力40MPa，烧结时间为30分钟，得到钨铝-镍合金烧结体。相对密度为99.3％。显微硬度7.82GPa，弯曲强度1500MPa。
实施例5：将10克(W0.14Al0.86)合金和1.11克镍粉混合后冷压成型，放入石墨模具中，放入真空热压烧结机中，在10-2Pa真空条件下热压烧结，烧结温度为1600℃，压力40MPa，烧结时间为30分钟，得到钨铝-镍合金烧结体。相对密度为99.3％。显微硬度7.67GPa，弯曲强度1490MPa。
实施例6：将15克(W0.5Al0.5)合金和0.79克镍粉混合后冷压成型，放入石墨模具中，放入真空热压烧结机中，在10-1Pa～10-2Pa真空条件下热压烧结，烧结温度为1650℃，压力30MPa，烧结时间为30分钟，得到钨铝-镍合金烧结体。相对密度为99.4％。显微硬度8.01GPa，弯曲强度1500MPa。
实施例7：将12克(W0.5Al0.5)合金和3克镍粉混合后冷压成型，放入石墨模具中，放入真空热压烧结机中，在10-2Pa真空条件下热压烧结，烧结温度为1650℃，压力30MPa，烧结时间为20分钟，得到钨铝-镍合金烧结体。相对密度为99.3％。显微硬度7.81GPa，弯曲强度1550MPa。
实施例8：将10克(W0.5Al0.5)合金和10克镍粉混合后冷压成型，放入石墨模具中，放入真空热压烧结机中，在10-2Pa真空条件下热压烧结，烧结温度为1650℃，压力30MPa，烧结时间为20分钟，得到钨铝-镍合金烧结体。相对密度为99.5％。显微硬度6.62GPa，弯曲强度1876MPa。
实施例9：将8克(W0.5Al0.5)合金和12克镍粉混合后冷压成型，放入石墨模具中，放入真空热压烧结机中，在10-2Pa真空条件下热压烧结，烧结温度为1650℃，压力20MPa，烧结时间为10分钟，得到钨铝-镍合金烧结体。相对密度为99.5％。显微硬度6.32GPa，弯曲强度1900MPa。
实施例10：将4克(W0.5Al0.5)合金和12克镍粉混合后冷压成型，放入石墨模具中，放入真空热压烧结机中，在10-2Pa真空条件下热压烧结，烧结温度为1650℃，压力20MPa，烧结时间为5分钟，得到钨铝-镍合金烧结体。，相对密度为99.5％。显微硬度5.31GPa，弯曲强度1650MPa。
以下介绍制备方法2)实施例
实施例11：将30克(W0.9Al0.1)合金和3.33克镍粉混合后冷压成型，放入真空烧结机中，10-3Pa真空条件下烧结，烧结温度为1650℃，烧结时间为60分钟，得到钨铝-镍合金烧结体。相对密度为99％。显微硬度7.57GPa，弯曲强度1450MPa。
实施例12：将25克(W0.75Al0.25)合金和2.78克镍粉混合后冷压成型，放入真空烧结机中，10-3Pa真空条件下烧结，烧结温度为1650℃，烧结时间为60分钟，得到钨铝-镍合金烧结体。相对密度为99％。显微硬度7.81GPa，弯曲强度1480MPa。
实施例13：将25克(W0.5Al0.5)合金和2.78克镍粉混合后冷压成型，放入真空烧结机中，10-3Pa真空条件下烧结，烧结温度为1650℃，烧结时间为50分钟，得到钨铝-镍合金烧结体。相对密度为99.3％。显微硬度7.91GPa，弯曲强度1530MPa。
实施例14：将10克(W0.75Al0.25)合金和1.11克镍粉混合后冷压成型，放入真空烧结机中，10-3Pa真空条件下烧结，烧结温度为1650℃，烧结时间为30分钟，得到钨铝-镍合金烧结体。相对密度为99.1％。显微硬度7.61GPa，弯曲强度1550MPa。
实施例15：将10克(W0.86Al0.14)合金和1.11克镍粉混合后冷压成型，放入真空烧结机中，10-3Pa真空条件下烧结，烧结温度为1650℃，烧结时间为10分钟，得到钨铝-镍合金烧结体。相对密度为99％。显微硬度7.50GPa，弯曲强度1430MPa。
实施例16：将15克(W0.5Al0.5)合金和0.79克镍粉混合后冷压成型，放入真空烧结机中，10-3Pa真空条件下烧结，烧结温度为1650℃，烧结时间为50分钟，得到钨铝-镍合金烧结体。相对密度为99.1％。显微硬度7.97GPa，弯曲强度1500MPa。
实施例17：将12克(W0.5Al0.5)合金和3克镍粉混合后冷压成型，放入真空烧结机中，10-3Pa真空条件下烧结，烧结温度为1500℃，烧结时间为50分钟，得到钨铝-镍合金烧结体。相对密度为99.2％。显微硬度7.83GPa，弯曲强度1550MPa。
实施例18：将14克(W0.5Al0.5)合金和6克镍粉混合后冷压成型，放入真空烧结机中，10-3Pa真空条件下烧结，烧结温度为1650℃，烧结时间为50分钟，得到钨铝-镍合金烧结体。相对密度为99.2％。显微硬度7.24GPa，弯曲强度1600MPa。
实施例19：将10克(W0.5Al0.5)合金和10克镍粉混合后冷压成型，放入真空烧结机中，10-3Pa真空条件下烧结，烧结温度为1650℃，烧结时间为50分钟，得到钨铝-镍合金烧结体。相对密度为99.5％。显微硬度6.13GPa，弯曲强度1900MPa。
实施例20：将8克(W0.5Al0.5)合金和12克镍粉混合后冷压成型，放入真空烧结机中，10-3Pa真空条件下烧结，烧结温度为1650℃，烧结时间为50分钟，得到钨铝-镍合金烧结体。相对密度为99.5％。显微硬度5.91GPa，弯曲强度1920MPa。
实施例21：将4克(W0.5Al0.5)合金和16克镍粉混合后冷压成型，放入真空烧结机中，10-3Pa真空条件下烧结，烧结温度为1650℃，烧结时间为50分钟，得到钨铝-镍合金烧结体。相对密度为99.4％。显微硬度5.13GPa，弯曲强度1800MPa。
Claims (3)
1.一种钨铝-镍合金烧结体，其特征在于，其成分组成为钨铝粉末和镍粉，钨铝粉末的表达式为W1-xAlx，式中，x＝0.1-0.86，所述镍粉在烧结体中的质量比为5-80％。
2.如权利要求1所述的的钨铝-镍合金烧结体制备方法，其特征在于步骤和条件如下：
以钨铝粉末和镍粉为原料，钨铝粉末的表达式为(W1-xAlx)，式中，x＝0.1-0.86，按镍粉在烧结体中的质量比为5-80％把钨铝粉末和镍粉镍粉混合，冷压成型，将压制好的坯体装入石墨模具中，模具四周以碳素钢为支撑，放入真空热压烧结机中，在10-1Pa～10-2Pa真空条件下加温加压，烧结温度为1350℃-1650℃，压力20-40MPa，烧结时间为5-30分钟，得到钨铝-镍合金的烧结体。
3.如权利要求1所述的的钨铝-镍合金烧结体制备方法，其特征在于步骤和条件如下：
以钨铝粉末和镍粉为原料，钨铝粉末的表达式为W1-xAlx，式中，x＝0.1-0.86，把钨铝粉末和镍粉镍粉混合，所述镍粉在烧结体中的质量比为5-80％，冷压成型后，将压制好的坯体放入真空烧结机中，在10-3Pa真空条件下加温，烧结温度为1350℃-1650℃，烧结时间为10-60分钟，得到钨铝-镍合金的烧结体；所述镍粉在烧结体中的质量比为5—80：100。
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