CN102380614A - 一种钨镍铁合金薄板的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钨镍铁合金薄板的制备方法，该方法为：1.将镍粉、铁粉、锰粉和费氏平均粒度为2.6μm～3.1μm的钨粉按照合金的名义成分称重后置于混料机内混合均匀得到混合料；2.组装模具；3.将组装好的模具置于冷等静压机中进行压制，脱模后得到厚度为1mm～3mm的薄板坯；四、液相烧结；五、对经烧结后的薄板坯进行冷轧加工，得到厚度为0.1mm～0.8mm的钨镍铁合金薄板。本发明的方法简单，设备投资小，无污染，易实现批量化生产。采用本发明的方法制备的钨镍铁板材轧制加工性能优异，可广泛用于医疗电子，核军工等行业用高精度钨镍铁板材的生产。

Description

一种钨镍铁合金薄板的制备方法

技术领域

本发明属于合金板材制备技术领域，具体涉及一种钨镍铁合金薄板的制备方法。

背景技术

钨镍铁合金薄板材在航空器件、辐射屏、射线挡板及化工方面应用和需求日益广泛。目前，国内外钨镍铁高比重合金薄板生产有多种技术方法，但都各有缺点：1、压制烧结坯料加轧制法，即将混合料经过冷等静压压制和液相烧结制备坯料，再进行真空热处理和多道次轧制加工生产；该方法生产的坯料厚度通常都大于20mm，轧制到厚度小于0.5mm的薄板需要多次反复真空退火和轧制；也可采用压制坯料烧结或烧结坯料切割后，再加真空热处理法和多道次轧制加工生产，该方法存在的最主要的缺点是坯料切割生产效率低，坯料切割后材料不能有效回收利用，所以生产效率低，成本高；2、粉末轧制法，即将混合粉末通过造粒，轧制，再通过氢气保护液相烧结方法制成1mm～3mm的薄板坯后再轧制生产，该方法采用的设备复杂，造粒过程中不可避免加入成型剂，坯料轧制性能降低；加之由于钨粉自重大，薄板坯轧制成型过程中易折断，生产可靠性低；3、采用钢模压制薄板坯，氢气烧结，再轧制制坯，该方法缺点是压制过程加入成型剂，坯料加工差，加工成品率低，成本高。

综上所述，采用现有技术制备钨镍铁合金薄板具有以下不足：薄板坯压制效率低，质量不可靠；坯料烧结普遍采用氢气保护烧结，烧结后坯料加工塑性低，均需要通过真空热处理后方能进行轧制加工，且需要经过反复热塑性加工和真空退火后才能转入冷轧加工。

因此，如何采用常规粉末冶金方法和设备，高效低成本的生产出高质量的钨镍铁合金薄板材就成为急需解决的难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种方法简单，设备投资小，无污染，易实现批量化生产的钨镍铁合金薄板的制备方法。采用该方法制备的钨镍铁合金薄板轧制加工性能优异，可广泛用于医疗电子，核军工等行业用高精度钨镍铁板材的生产。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种钨镍铁合金薄板的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、原料混合：将镍粉、铁粉、锰粉和费氏平均粒度为2.6μm～3.1μm的钨粉按照合金的名义成分称重后置于混料机内混合均匀得到混合料；

步骤二、组装模具：将步骤一中所述混合料均匀装填于冷等静压用橡胶套中，然后将橡胶套密封，将多个密封后的橡胶套间隔放置于多个叠放的多孔金属隔板之间，接着将螺栓穿过多孔金属隔板并在螺栓上位于相邻两层多孔金属隔板之间安装用于控制板坯厚度的弹性垫圈，最后将螺母安装于螺栓的两端并旋紧螺母压紧多孔金属隔板；

步骤三、压制板坯：将步骤二中组装好的模具置于冷等静压机中，在压力为150MPa～200MPa的条件下进行压制，脱模后得到厚度为1mm～3mm的薄板坯；

步骤四、液相烧结：将步骤三中所述薄板坯在温度为1430℃～1470℃，真空压力不大于5×10-3Pa的条件下液相烧结1h～3h；

步骤五、冷轧加工：以10％～15％的道次加工率对步骤四中经烧结后的薄板坯进行冷轧加工，得到厚度为0.1mm～0.8mm的钨镍铁合金薄板。

上述步骤一中所述钨粉由费氏平均粒度为2.0μm～2.5μm的钨粉、费氏平均粒度为2.5μm～3.0μm的钨粉和费氏平均粒度为3.0μm～3.5μm的钨粉按1∶2∶2的质量比均匀混合而成。

上述步骤三中所述压力为180MPa。

上述步骤四中所述温度为1450℃。

上述步骤五中所述道次加工率为12％。

本发明所用的模具包括多个叠放的多孔金属隔板，相邻两层多孔金属隔板之间设置有用于装填混合料的橡胶套，所述多个叠放的多孔金属隔板通过螺栓和安装于螺栓两端的螺母固定连接，所述螺栓上位于相邻两层多孔金属隔板之间设置有用于控制板坯厚度的弹性垫圈。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明的方法简单，设备投资小，无污染，易实现批量化生产。

2、本发明采用冷等静压对合金混合料进行压制，压制模具采用多层叠放的方式，一次压制可直接获得多个性能良好、质量均一的厚度为1mm～3mm的薄板坯，不需要对板坯进行切割，缩短了生产周期，节省了原料，通过对压制得到的板坯进行真空高温液相烧结和冷轧加工即可获得所需要的钨镍铁薄板材，成品率高，并且整个生产过程中不需要添加成型剂，保证了板材的轧制性能。

3、采用本发明的方法制备的钨镍铁合金薄板轧制加工性能优异，可广泛用于医疗电子，核军工等行业用高精度钨镍铁板材的生产。

4、采用本发明的方法制备的钨镍铁合金薄板密度高，无起泡、孔洞缺陷，加工塑性优异，产品性能均可达到GB/T26038-2010《钨基高比重合金板材》的标准要求。

下面结合附图和实施例，对本发明技术方案做进一步的详细说明。

附图说明

图1为本发明所用模具的结构示意图。

附图标记说明：

1-橡胶套；      2-多孔金属隔板；        3-螺栓；

4-螺母；        5-弹性垫圈。

具体实施方式

本发明所用的模具如图1所示，包括多个叠放的多孔金属隔板2，相邻两层多孔金属隔板2之间设置有用于装填混合料的橡胶套1，所述多个叠放的多孔金属隔板2通过螺栓3和安装于螺栓3两端的螺母4固定连接，所述螺栓3上位于相邻两层多孔金属隔板2之间设置有用于控制板坯厚度的弹性垫圈5。

本发明的钨镍铁合金薄板的制备方法通过以下实施例进行描述：

实施例1

步骤一、原料混合：将镍粉、铁粉、锰粉和费氏平均粒度为2.6μm的钨粉(由费氏平均粒度为2.0μm的钨粉、费氏平均粒度为2.5μm的钨粉和费氏平均粒度为3.0μm的钨粉以1∶2∶2的质量比均匀混合而成)按照90WNiFe合金牌号的要求，以7.0∶2.9∶0.1∶90的质量比称重后将置于混料机内混合均匀得到混合料；

步骤二、组装模具：如图1所示，将步骤一中所述混合料均匀装填于冷等静压用橡胶套1中，然后将橡胶套1密封，将7个密封后的橡胶套1间隔放置于8个叠放的多孔金属隔板2之间，接着将螺栓3穿过多孔金属隔板2并在螺栓3上位于相邻两层多孔金属隔板2之间安装用于控制板坯厚度的弹性垫圈5，最后将螺母4安装于螺栓3的两端并旋紧螺母4压紧多孔金属隔板2；

步骤三、压制板坯：将步骤二中组装好的模具置于冷等静压机中，在压力为150MPa的条件下进行压制，脱模后得到厚度为1mm的薄板坯；

步骤四、液相烧结：将步骤三中所述薄板坯在温度为1430℃，真空压力不大于5×10^-3Pa的条件下液相烧结3h；

步骤五、冷轧加工：以15％的道次加工率对步骤四中经烧结后的薄板坯进行冷轧加工，得到厚度为0.1mm的钨镍铁合金薄板。

本实施例制备的钨镍铁合金薄板密度高，无起泡、孔洞缺陷，加工塑性优异，产品性能均可达到GB/T26038-2010《钨基高比重合金板材》的标准要求，可广泛用于医疗电子，核军工等行业用高精度钨镍铁板材的生产。

实施例2

步骤一、原料混合：将镍粉、铁粉、锰粉和费氏平均粒度为2.9μm的钨粉(由费氏平均粒度为2.1μm的钨粉、费氏平均粒度为2.9μm的钨粉和费氏平均粒度为3.3μm的钨粉以1∶2∶2的质量比均匀混合而成)按照93WNiFe合金牌号的要求，以4.9∶2.0∶0.1∶93的质量比称重后置于混料机内混合均匀得到混合料；

步骤二、组装模具：如图1所示，将步骤一中所述混合料均匀装填于冷等静压用橡胶套1中，然后将橡胶套1密封，将5个密封后的橡胶套1间隔放置于6个叠放的多孔金属隔板2之间，接着将螺栓3穿过多孔金属隔板2并在螺栓3上位于相邻两层多孔金属隔板2之间安装用于控制板坯厚度的弹性垫圈5，最后将螺母4安装于螺栓3的两端并旋紧螺母4压紧多孔金属隔板2；

步骤三、压制板坯：将步骤二中组装好的模具置于冷等静压机中，在压力为180MPa的条件下进行压制，脱模后得到厚度为3mm的薄板坯；

步骤四、液相烧结：将步骤三中所述薄板坯在温度为1450℃，真空压力不大于5×10^-3Pa的条件下液相烧结3h；

步骤五、冷轧加工：以12％的道次加工率对步骤四中经烧结后的薄板坯进行冷轧加工，得到厚度为0.5mm的钨镍铁合金薄板。

本实施例制备的钨镍铁合金薄板密度高，无起泡、孔洞缺陷，加工塑性优异，产品性能均可达到GB/T26038-2010《钨基高比重合金板材》的标准要求，可广泛用于医疗电子，核军工等行业用高精度钨镍铁板材的生产。

实施例3

步骤一、原料混合：将镍粉、铁粉、锰粉和费氏平均粒度为3.1μm的钨粉(由费氏平均粒度为2.5μm的钨粉、费氏平均粒度为3.0μm的钨粉和费氏平均粒度为3.5μm的钨粉以1∶2∶2的质量比均匀混合而成)按照95WNiFe合金牌号的要求，以3.5∶1.4∶0.1∶95的质量比称重后置于混料机内混合均匀得到混合料；

步骤二、组装模具：如图1所示，将步骤一中所述混合料均匀装填于冷等静压用橡胶套1中，然后将橡胶套1密封，将8个密封后的橡胶套1间隔放置于9个叠放的多孔金属隔板2之间，接着将螺栓3穿过多孔金属隔板2并在螺栓3上位于相邻两层多孔金属隔板2之间安装用于控制板坯厚度的弹性垫圈5，最后将螺母4安装于螺栓3的两端并旋紧螺母4压紧多孔金属隔板2；

步骤三、压制板坯：将步骤二中组装好的模具置于冷等静压机中，在压力为200MPa的条件下进行压制，脱模后得到厚度为3mm的薄板坯；

步骤四、液相烧结：将步骤三中所述薄板坯在温度为1470℃，真空压力不大于5×10^-3Pa的条件下液相烧结2h；

步骤五、冷轧加工：以10％的道次加工率对步骤四中经烧结后的薄板坯进行冷轧加工，得到厚度为0.8mm的钨镍铁合金薄板。

本实施例制备的钨镍铁合金薄板密度高，无起泡、孔洞缺陷，加工塑性优异，产品性能均可达到GB/T26038-2010《钨基高比重合金板材》的标准要求，可广泛用于医疗电子，核军工等行业用高精度钨镍铁板材的生产。

实施例4

步骤一、原料混合：将镍粉、铁粉、锰粉和费氏平均粒度为2.8μm的钨粉(费氏平均粒度为2.0μm的钨粉、费氏平均粒度为2.8μm的钨粉和费氏平均粒度为3.2μm的钨粉以1∶2∶2的质量比均匀混合而成)按照93WNiFe合金牌号的要求，以4.9∶2.0∶0.1∶93的质量比称重后置于混料机内混合均匀得到混合料；

步骤二、组装模具：如图1所示，将步骤一中所述混合料均匀装填于冷等静压用橡胶套1中，然后将橡胶套1密封，将10个密封后的橡胶套1间隔放置于11个叠放的多孔金属隔板2之间，接着将螺栓3穿过多孔金属隔板2并在螺栓3上位于相邻两层多孔金属隔板2之间安装用于控制板坯厚度的弹性垫圈5，最后将螺母4安装于螺栓3的两端并旋紧螺母4压紧多孔金属隔板2；

步骤三、压制板坯：将步骤二中组装好的模具置于冷等静压机中，在压力为170MPa的条件下进行压制，脱模后得到厚度为2mm的薄板坯；

步骤四、液相烧结：将步骤三中所述薄板坯在温度为1460℃，真空压力不大于5×10^-3Pa的条件下液相烧结1h；

步骤五、冷轧加工：以12％的道次加工率对步骤四中经烧结后的薄板坯进行冷轧加工，得到厚度为0.6mm的钨镍铁合金薄板。

本实施例制备的钨镍铁合金薄板密度高，无起泡、孔洞缺陷，加工塑性优异，产品性能均可达到GB/T26038-2010《钨基高比重合金板材》的标准要求，可广泛用于医疗电子，核军工等行业用高精度钨镍铁板材的生产。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (5)

1.一种钨镍铁合金薄板的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、原料混合：将镍粉、铁粉、锰粉和费氏平均粒度为2.6μm～3.1μm的钨粉按照合金的名义成分称重后置于混料机内混合均匀得到混合料；

步骤二、组装模具：将步骤一中所述混合料均匀装填于冷等静压用橡胶套(1)中，然后将橡胶套(1)密封，将多个密封后的橡胶套(1)间隔放置于多个叠放的多孔金属隔板(2)之间，接着将螺栓(3)穿过多孔金属隔板(2)并在螺栓(3)上位于相邻两层多孔金属隔板(2)之间安装用于控制板坯厚度的弹性垫圈(5)，最后将螺母(4)安装于螺栓(3)的两端并旋紧螺母(4)压紧多孔金属隔板(2)；

步骤三、压制板坯：将步骤二中组装好的模具置于冷等静压机中，在压力为150MPa～200MPa的条件下进行压制，脱模后得到厚度为1mm～3mm的薄板坯；

步骤四、液相烧结：将步骤三中所述薄板坯在温度为1430℃～1470℃，真空压力不大于5×10^-3Pa的条件下液相烧结1h～3h；

步骤五、冷轧加工：以10％～15％的道次加工率对步骤四中经烧结后的薄板坯进行冷轧加工，得到厚度为0.1mm～0.8mm的钨镍铁合金薄板。

2.根据权利要求1所述的一种钨镍铁合金薄板的制备方法，其特征在于，步骤一中所述钨粉由费氏平均粒度为2.0μm～2.5μm的钨粉、费氏平均粒度为2.5μm～3.0μm的钨粉和费氏平均粒度为3.0μm～3.5μm的钨粉按1∶2∶2的质量比均匀混合而成。

3.根据权利要求1所述的一种钨镍铁合金薄板的制备方法，其特征在于，步骤三中所述压力为180MPa。

4.根据权利要求1所述的一种钨镍铁合金薄板的制备方法，其特征在于，步骤四中所述温度为1450℃。

5.根据权利要求1所述的一种钨镍铁合金薄板的制备方法，其特征在于，步骤五中所述道次加工率为12％。

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