CN103084388A - 一种超薄Ta-W合金箔材的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种超薄Ta-W合金箔材的制备方法；属于Ta-W合金加工技术领域。本发明包括粉末冶金法制备合金坯锭、冷轧开坯、冷轧/真空退火的循环操作以及3~5μm箔材的退火等步骤；所制备的箔材厚度可达到3~5μm，本发明工艺简单，制备的箔材精度高，与纯Ta箔材以及其他Ta-W合金箔材相比具有强度高、表面质量好等优点。本发明所制备厚度为3~5μm的Ta-（5.0~7.5wt%）W合金箔材适用于电子电工、航空航天等工业上大功率微波管和行波管等真空器件。本发明在实现大功率高性能微波管国产化、提高微波管使用性能和使用寿命等方面具有重要意义。

Description

一种超薄Ta-W合金箔材的制备方法

技术领域

本发明涉及一种超薄Ta-W合金箔材的制备方法，属于Ta-W合金加工技术领域。

背景技术

随着武器装备和电子器件技术的飞速发展，大功率高效微波管在导航系统、电子对抗干扰系统等装备上起着非常关键的作用，也是武器装备上的关键器件。

钽合金超薄箔材是大功率高效微波管的阴极载体或阴极支撑部件所必需的材料。在国外，先进国家已研制出了各种规格的超薄钽合金箔材，并被广泛应用于电子电工、航空航天、国防等工业的科研与生产中。例如英国研制生产的AR-51系统工程中的型号为PT-6049的大功率行波管，美国研制生产的VTR-5662、VTC-5760、MA2829大功率行波管，俄罗斯研制生产的场致发射冷阴极微波管等都采用了这类超薄难熔合金箔材，把其作为阴极发射体的载体材料或阴极支撑部件材料，因此，他们所生产的微波管的性能好、可靠性高。国内目前使用的是纯钽箔材，这些箔材在高温下会脆化，振动、冲击后易开裂。为了增加强度，只好增加箔材的厚度，这将使阴极的热容量增大，阴极的预热时间加长，这些导致器件在使用时温度高，器件的寿命降低。

本发明为了提高Ta的强度，设计了Ta-W合金。Ta-W合金具有优良的热强度和低温塑性，是制造航天飞行器中高温部件的紧固件的理想材料。目前市场上主要有Ta-W合金片、板材，未见有Ta-W合金箔材，特别是高W含量的合金箔材。这些Ta-W板材和带材的产品厚度一般都在20μm厚以上，未见有3~5μm厚的箔材。这是因为在Ta中添加W后，合金的塑性变差，室温加工性能降低。且当合金箔材的厚度加工至10μm以下时，合金表面质量变差，容易起皱。这种表面质量不佳的箔材发射性能差，不能适用于大功率高性能微波管、行波管。因此，本发明通过设计合理简单的退火工艺和冷轧工艺，制备出了高精度的3~5μm厚的箔材，这些箔材的成功制备，在实现大功率高性能微波管国产化、提高其使用性能和使用寿命方面具有重要意义。

发明内容

本发明针对现有Ta-W合金难以加工成厚度小于10μm的箔材，提供了提供一种高强度、高精度、表面质量好的Ta-W合金箔材的制备方法，用该方法制备的Ta-W合金箔材的厚度为3~5μm，适用于大功率微波管和行波管等真空器件。

本发明一种超薄Ta-W合金箔材的制备方法，包括下述步骤：

步骤一：Ta-W合金锭的开坯加工

将致密度为95~98%的Ta-W合金锭切割成坯条后除去表面杂质和油污，然后将坯条进行真空退火，退火后冷轧，得到合金板坯；所述退火的条件为：绝对真空度＜3×10^-3Pa、退火温度1200~1400℃、退火时间40~80min、冷却方式为随炉冷却至室温；所述冷轧包括横向轧制和纵向轧制，先进行总变形量为80~85%的横向冷轧，再进行总变形量为10~30%的纵向冷轧，每道次冷轧的变形量为8~10%；所述Ta-W合金中W的质量百分含量为5.0~7.5%；

步骤二：合金板坯的粗加工

将步骤一获得的合金板坯清洗干净后放入钼盒中，真空退火后进行总变形量为40~60%的多道次冷轧，冷轧后真空退火，得到合金板粗坯；所述真空退火的条件为：绝对真空度＜3×10^-3Pa、退火温度1200~1400℃、退火时间40~60min、冷却方式为随炉冷却至室温；每道次冷轧的变形量为8~10%；

步骤三：合金板坯的精加工

将步骤二获得的合金板粗坯进行多道次冷轧，直至得到0.1~0.15mm厚的第一合金箔材，当冷轧累积变形量达到50~70%时，进行一次真空退火，所述真空退火的条件为：真空炉为真空钼片炉、绝对真空度＜3×10^-3Pa、退火温度1200~1400℃、退火时间40~60min、冷却方式为随炉冷却至室温；每道次冷轧的变形量为8~10%；

步骤四：合金箔材的精加工

将步骤三制备的第一合金箔材真空退火后进行多道次冷轧，直至得到0.02~0.025mm厚的第二合金箔材，当冷轧累积变形量达到40~50%时，进行一次真空退火，所述冷轧是在20辊轧机上带张力轧制，每道次冷轧的变形量为5~8%；所述真空退火的条件为：真空炉为真空钼片炉、绝对真空度＜3×10^-4Pa、退火温度为1200~1400℃、退火时间为40~60min、冷却方式为随炉冷却至室温；

步骤五：厚度为3~5μm的合金箔的制备

将步骤四制备的第二合金箔材真空退火后进行多道次冷轧，直至得到厚度为3~5μm的合金箔材，将3~5μm的厚合金箔材真空退火得到成品；当冷轧累积变形量达到40~50%时，进行一次真空退火；所述冷轧是在30辊轧机上带张力轧制，每道次冷轧的变形量为5~8%，；所述真空退火的条件为：绝对真空度＜3×10^-4Pa、退火温度为1200~1400℃、退火时间为40~60min、冷却方式为随炉冷却至室温。

本发明一种超薄Ta-W合金箔材的制备方法，步骤一中，去除坯条表面的杂质和油污是将坯条置于清洗剂中清洗20~40s后，用清水漂洗3次，烘干，得到表面干净的坯条，所述清洗剂是由体积百分浓度为25~30%的硝酸与体积百分浓度为5~10%的氢氟酸以及水按体积比为3:3:5组成的。

本发明一种超薄Ta-W合金箔材的制备方法，步骤二、三、四、五中，真空退火前，将冷轧后残留在材料表面的油污和杂质除去，油污和杂质除去的方法是先用体积比为1:1的四氯化碳和汽油洗合金表面的润滑油和杂质，再用无水乙醇与丙酮按体积比为2:1组成的混合溶液擦洗合金表面残留的脏四氯化碳和汽油。

本发明一种超薄Ta-W合金箔材的制备方法，步骤一中，所述冷轧是在二辊轧机上进行的；步骤二中，所述冷轧是在工作辊直径为150mm的四辊万能轧机上进行的；步骤三中，所述冷轧是在工作辊直径为75mm的四辊万能轧机上进行的；步骤四中，所述20辊轧机，其工作辊直径为10mm、工作带长度130mm、工作辊凸度0.03mm，20辊轧机带张力轧制时，前张力为20~15kg/mm²、后张力为18~10kg/mm²；步骤五中，所述30辊轧机，其工作辊直径为2mm、工作带长度130mm、工作辊凸度0.02mm，30辊轧机带张力轧制时，前张力为10~3kg/mm²、后张力为7.5~2kg/mm²。

本发明一种超薄Ta-W合金箔材的制备方法，步骤一中，所述Ta-W合金锭是通过下述方案制备的：

按合金组成成分W:5.0~7.5wt%，余量为Ta；分别称取纯度≥99.99%、平均粒度为5～10μm的Ta粉与纯度≥99.99%、平均粒度<5μm的W粉，将W粉、Ta粉、无水乙醇混合均匀后真空干燥，得到干燥的混合粉末，将干燥的混合粉末压制成型后进行第一次真空烧结，得到第一烧结坯，将第一烧结坯冷轧开坯后进行第二次真空烧结，得到第二烧结坯，将第二烧结坯冷轧开坯后进行第三次真空烧结，得到致密度为95~98%的Ta-W合金锭；真空烧结的绝对真空度＜3×10^-3Pa，真空烧结的温度为2300~2500℃；第一次真空烧结的时间为2~4h，第二真空烧结的时间为0.5~1h，第三次真空烧结的时间为0.5~1h；第一烧结坯冷轧开坯的变形量为50~60%，第二烧结坯冷轧开坯的变形量为50~60%。

本发明一种超薄Ta-W合金箔材的制备方法，Ta-W合金锭的制备过程中，Ta粉、W粉、无水乙醇通过高能球磨混合均匀；混合粉末真空干燥的条件为：绝对真空度＜1×10^-4Pa，温度为600~650℃；混合粉末的成型方式为等静压成型，成型压力为180~200MPa，保压时间为10~15min。

本发明一种超薄Ta-W合金箔材的制备方法，Ta-W合金锭的制备过程中，高能球磨工艺参数为:球磨转速150~240rpm、球磨时间20~30h、球磨气氛为氩气；球料质量比为6~13:1，所述料是由Mo粉、Re粉与无水乙醇组成的，其中粉末的总质量与无水乙醇的质量比为2~3:1；磨球的材质为硬质合金，磨球的规格为Φ14~16mm。

本发明一种超薄Ta-W合金箔材的制备方法，所制备的Ta-W合金箔材，其厚度为3~5μm、弹性系数为160~180GPa、抗拉强度为480~550MPa、显微硬度为260~300HV、表面粗糙度为（Rmax）0.02~0.05μm、延伸率为5~6%。

本发明具有以下优点：

本发明所制备的3~5μm厚的Ta-W合金箔材具有高强度、高精度和高表面质量，其具体性能参数为：弹性系数为160~180GPa、抗拉强度为480~550MPa、显微硬度为260~300HV、表面粗糙度为（Rmax）0.02~0.05μm、延伸率为5~6%。本发明提供的合金箔材与纯Ta箔材相比，具有更高的室温强度和高温强度，与其他Ta-W合金相比较，本发明的箔材厚度更薄更均匀，箔材中的组织更均匀，表面质量更好，使用的可靠性和寿命更好。另外，本发明制备出的Ta-W合金箔材还可应用于航空航天、电子电工、核技术、微波通讯等领域。

本发明主要是通过严格的退火和冷轧工艺来控制箔材的组织和性能，首先通过控制合理的冷轧变形量获得有利的织构（α纤维织构），当变形量过大时，材料中会形成剪切带组织，这种组织的形成会导致材料中的γ纤维织构增强，这种组织继续变形容易在材料中形成微裂纹，α纤维织构的晶粒中的组织特点是均匀组织，有利于轧制变形，通过选择合理的退火温度（初始再结晶的温度）可以使这种有利的织构组分得到进一步加强，这是因为α织构的组织均匀，在退火过程中优先发生回复，而γ织构的组织变形不均匀，变形储能更大，退火过程中优先发生再结晶。这样就有利于控制箔材的表面质量。由于箔材的厚度小于0.1mm时，极易吸附氧等，使箔材之间发生粘结和氧化，因此，当绝对真空度＜3×10^-4Pa，箔材的表面就不会发生粘结和氧化。

附图说明

附图1:为本发明实施例1制备的合金三次烧结坯锭的金相组织照片；

附图2(a):为本发明实施例1制备的合金箔材；

附图2(b):为本发明实施例1制备的合金箔材的金相组织照片。

附图3：本发明实施例1制备的合金箔材的织构ODF分析图；

从图1可以看出，三次烧结后，烧结坯完全实现了冶金化结合，致密度高，晶粒均匀细小。

从图2（a）可以看出，箔材表面光亮，表面质量好；从图2（b）可以看出，箔材中的晶粒细小均匀。

从图3中可以看出，轧制所获得的箔材具有很强的α织构。

具体实施方式

样品的弹性系数和力学性能是按照国标GB228-2002在美国8820液压伺服动态试验机上测试的。显微硬度是采用压痕法在HVA-10A型小负荷维氏硬度计上测试的。箔材表面质量采用金属板材表面质量检测系统测试。

实施例1：

本实施例制备的一种超薄Ta-W合金箔材，其合金成分为：W:5.0wt%，余量为Ta。

按合金成分配取纯度≥99.99%、平均粒度为5～10μm的Ta粉与纯度≥99.99%、平均粒度<5μm的W粉，将Ta粉和W粉在高能球磨机中湿磨混合，介质为无水乙醇，球磨转速为150rpm、球磨时间为20h、球磨气氛为氩气；球料质量比=8:1，料中粉末总质量与无水乙醇的质量比3:1；磨球的材质为硬质合金，磨球的规格为Φ14mm；将混合后的合金粉放入真空干燥箱进行干燥，混合粉末真空干燥的条件为：绝对真空度＜1×10^-4Pa，温度为600℃然后将合金粉末等静压成型，成型压力为180Mpa，保压时间为10min，接着在绝对真空度＜3×10^-3Pa的环境中进行一次烧结，烧结温度在2300℃，烧结时间为2h；将一次烧结坯进行变形量为50%的冷轧开坯后，在绝对真空度＜3×10^-3Pa的环境中进行二次烧结，烧结温度在2300℃，烧结时间为1h；再将二次烧结坯进行变形量为50%的冷轧开坯后，在绝对真空度＜3×10^-3Pa的环境中进行三次烧结，烧结温度在2300℃，烧结时间为0.5h，制备出了冶金化结合的致密度达98%的Ta-W合金坯锭。

将Ta-W烧结坯条经电梳锯切割成厚度为12mm的坯条后，用由体积百分浓度为25~30%的硝酸与体积百分浓度为5~10%的氢氟酸以及水按体积比为3:3:5组成的清洗液对烧结坯进行酸洗20~40s，然后用清水漂洗，烘干，以清除表面杂质及油污等。将酸洗后的坯料在真空炉中进行退火，退火工艺为1200℃温度下保温80min，绝对真空度＜3×10^-3Pa，随炉冷却。然后将坯锭在二辊轧机上进行横向轧制，将板坯由12mm冷轧至2mm，然后再纵向轧制，由2mm冷轧至1.8mm，道次变形量控制在8~10%之间。

将冷轧获得的1.8mm板材先用体积比为1:1的四氯化碳和汽油洗合金板材表面的润滑油和杂质，再用由无水乙醇与丙酮按体积比为2:1组成的混合溶液擦洗合金板材表面残留的脏四氯化碳和汽油，然后将板坯放入钼盒中装炉真空退火，绝对真空度＜3×10^-3Pa，退火温度为1200℃，退火时间为60min。经真空炉退火后，将1.8mm的样品板材在四辊万能轧机上进行冷轧（工作辊直径为150mm），轧制至0.64mm，道次变形量同样控制在8~10%之间。

将0.64mm厚的板材真空退火后在四辊万能轧机（工作辊直径为75mm）上进行多道次冷轧加工，中间辅以真空退火，直至得到厚度为0.1mm的箔材；轧制的条件为：道次变形量控制在8~10%，当冷轧累积变形量达到50~60%时，进行一次真空退火，真空退火的条件为：真空炉为钼片真空炉，绝对真空度＜3×10^-3Pa，退火温度为1200℃，退火时间为60min，真空退火前，将冷轧后残留在材料表面的油污和杂质除去，油污和杂质的清洗方法是先用体积比为1:1的四氯化碳和汽油洗合金表面的润滑油和杂质，再用体积比为2:1的无水乙醇和丙酮溶液擦洗合金表面残留的脏四氯化碳和汽油。

将0.1mm厚的箔材真空退火后在20辊轧机上带张力轧制，中间辅以真空退火，直至得到厚度为0.02mm的箔材；轧制的条件为：工作辊直径为10mm，工作带长度130mm，工作辊凸度0.03mm，20辊轧机带张力轧制时，前张力为15kg/mm²、后张力为10kg/mm²，两次退火间箔材的总变形量控制在40~50%之间，道次变形量控制在5~8%；真空退火的条件为：真空炉为钼片真空炉，绝对真空度＜3×10^-4Pa，退火温度为1200℃，退火时间为60min；真空退火前，将冷轧后残留在材料表面的油污和杂质除去，油污和杂质的清洗方法是先用体积比为1:1的四氯化碳和汽油洗合金板材表面的润滑油和杂质，再用由无水乙醇与丙酮按体积比为2:1组成的混合溶液擦洗合金板材表面残留的脏四氯化碳和汽油。

0.02mm厚的箔材真空退火后在30辊轧机上带张力轧制，中间辅以真空退火，直至得到3~5μm厚的Ta-W合金箔材，将3~5μm厚的箔材真空退火后得到成品；轧制的条件为：工作辊直径为2mm、工作带长度130mm、工作辊凸度0.02mm，30辊轧机带张力轧制时，前张力为4kg/mm²、后张力为2kg/mm²，两次退火间箔材的总变形量控制在40~50%之间，道次变形量控制在5~8%；真空退火的条件为：真空炉为钼片真空炉，绝对真空度＜3×10^-4Pa，退火温度为1200℃，退火时间为60min，真空退火前，将冷轧后残留在材料表面的油污和杂质除去，油污和杂质的清洗方法是先用体积比为1:1的四氯化碳和汽油洗合金板材表面的润滑油和杂质，再用由无水乙醇与丙酮按体积比为2:1组成的混合溶液擦洗合金板材表面残留的脏四氯化碳和汽油。

成品的性能为：弹性系数为180GPa，抗拉强度σ_b=480Mpa，屈服强度σ_0.2=410Mpa，显微硬度=300HV，延伸率δ=6%，表面粗糙度为（Rmax）0.02μm。

实施例2：

本实施例制备的一种电真空用Ta-W合金箔材，合金成分为：W:6.0wt%，余量为Ta。

以纯度≥99.99%，平均粒度为5～10μm的Ta粉与纯度≥99.99%，平均粒度<5μm的W粉为原料，将Ta粉和W粉在高能球磨机中湿磨混合，介质为无水乙醇，球磨转速为200rpm、球磨时间为25h、球磨气氛为氩气；球料质量比=10:1，料中粉末总质量与无水乙醇的质量比=2.5:1；磨球的材质为硬质合金，磨球的规格为Φ15mm；将混合后的合金粉放入真空干燥箱进行干燥，混合粉末真空干燥的条件为：绝对真空度＜1×10^-4Pa，温度为620℃然后将合金粉末等静压成型，成型压力为190Mpa，保压时间为12min，接着在绝对真空度＜3×10^-3Pa的环境中进行一次烧结，烧结温度在2400℃，烧结时间为3h；将一次烧结坯进行变形量为55%的冷轧开坯后，在绝对真空度＜3×10^-3Pa的环境中进行二次烧结，烧结温度在2400℃，烧结时间为0.75h；再将二次烧结坯进行变形量为55%的冷轧开坯后，在绝对真空度＜3×10^-3Pa的环境中进行三次烧结，烧结温度在2400℃，烧结时间为1h，制备出了冶金化结合的致密度达97%的Ta-W合金坯锭。

将Ta-W烧结坯条经电梳锯切割成厚度为12mm的坯条后，用由体积百分浓度为25~30%的硝酸与体积百分浓度为5~10%的氢氟酸以及水按体积比为3:3:5组成的清洗液对烧结坯进行酸洗20~40s，然后用清水漂洗，烘干，以清除表面杂质及油污等。将酸洗后的坯料在真空炉中进行退火，退火工艺为1300℃温度下保温60min，绝对真空度＜3×10^-3Pa，随炉冷却。然后将坯锭在二辊轧机上进行横向轧制，将板坯由12mm冷轧至2mm，然后再纵向轧制，由2mm冷轧至1.6mm。道次变形量控制在8~10%之间。

将冷轧获得的1.6mm板材先用体积比为1:1的四氯化碳和汽油洗合金板材表面的润滑油和杂质，再用由无水乙醇与丙酮按体积比为2:1组成的混合溶液擦洗合金板材表面残留的脏四氯化碳和汽油；然后将板材放入钼盒中装炉真空退火，绝对真空度需要＜3×10^-3Pa，退火温度为1300℃，退火时间为50min；经真空炉退火后，将1.6mm的样品板材在四辊万能轧机上进行冷轧（工作辊直径为150mm），轧制至0.8mm，道次变形量同样控制在8%~10%之间。

0.8mm厚的板材真空退火后在四辊万能轧机（工作辊直径为75mm）上冷轧加工，中间辅以真空退火，直至得到厚度为0.12mm的箔材；轧制的条件为：两次退火间总的变形量控制在60~70%左右，道次变形量控制在8~10%；真空退火的条件为：真空炉为钼片真空炉，绝对真空度＜3×10^-3Pa，退火温度为1300℃，退火时间为40min，真空退火前，将冷轧后残留在材料表面的油污和杂质除去，油污和杂质的清洗方法是先用体积比为1:1的四氯化碳和汽油洗合金板材表面的润滑油和杂质，再用由无水乙醇与丙酮按体积比为2:1组成的混合溶液擦洗合金板材表面残留的脏四氯化碳和汽油。

0.12mm厚的箔材真空退火后在20辊轧机上带张力轧制，中间辅以真空退火，直至得到0.023mm厚的箔材；轧制的条件为：工作辊直径为10mm，工作带长度130mm，工作辊凸度0.03mm，20辊轧机带张力轧制时，前张力为18kg/mm²、后张力为15kg/mm²；两次退火间箔材的总变形量控制在40~50%之间，道次变形量控制在5~8%；真空退火的条件为：真空炉为钼片真空炉，绝对真空度＜3×10^-4Pa，退火温度为1300℃，退火时间为50min，真空退火前，将冷轧后残留在材料表面的油污和杂质除去，油污和杂质除去的方法是先用体积比为1:1的四氯化碳和汽油洗合金板材表面的润滑油和杂质，再用由无水乙醇与丙酮按体积比为2:1组成的混合溶液擦洗合金板材表面残留的脏四氯化碳和汽油。

0.023mm厚的箔材真空退火后在30辊轧机上带张力轧制，中间辅以真空退火，直至得到3~5μm厚的Ta-W合金箔材，3~5μm厚的Ta-W合金箔材真空退火后得到成品；轧制的条件为：工作辊直径为2mm、工作带长度130mm、工作辊凸度0.02mm，30辊轧机带张力轧制时，前张力为7kg/mm²、后张力为5kg/mm²；两次中间退火间箔材的总变形量控制在40~50%之间，道次变形量控制在5~8%，真空退火的条件为：真空炉为钼片真空炉，绝对真空度＜3×10^-4Pa，退火温度为1300℃，退火时间为60min，真空退火前，将冷轧后残留在材料表面的油污和杂质除去，油污和杂质除去的方法是先用体积比为1:1的四氯化碳和汽油洗合金板材表面的润滑油和杂质，再用由无水乙醇与丙酮按体积比为2:1组成的混合溶液擦洗合金板材表面残留的脏四氯化碳和汽油；

成品的性能为：弹性系数为170GPa，抗拉强度σ_b=500Mpa，屈服强度σ_0.2=430Mpa，延伸率δ=6%，显微硬度=280HV，表面粗糙度为（Rmax）0.03μm。

实施例3：

本实施例制备的一种电真空用Ta-W合金箔材，合金成分为：W:7.5wt%，余量为Ta。

以纯度≥99.99%，平均粒度为5～10μm的Ta粉与纯度≥99.99%，平均粒度<5μm的W粉为原料，将Ta粉和W粉在高能球磨机中湿磨混合，介质为无水乙醇，球磨转速为240rpm、球磨时间为30h、球磨气氛为氩气；球料质量比=13:1，料中粉末总质量与无水乙醇的质量比为2:1；磨球的材质为硬质合金，磨球的规格为Φ16mm；将混合后的合金粉放入真空干燥箱进行干燥，混合粉末真空干燥的条件为：绝对真空度＜1×10^-4Pa，温度为650℃，然后将合金粉末等静压成型，成型压力为200Mpa，保压时间为15min，接着在绝对真空度＜3×10^-3Pa的环境中进行一次烧结，烧结温度在2500℃，烧结时间为4h；将一次烧结坯进行变形量为60%的冷轧开坯后，在绝对真空度＜3×10^-3Pa的环境中进行二次烧结，烧结温度在2500℃，烧结时间为1h；再将二次烧结坯进行变形量为60%的冷轧开坯后，在绝对真空度＜3×10^-3Pa的环境中进行三次烧结，烧结温度在2500℃，烧结时间为0.75h，制备出了冶金化结合的致密度为95%的Ta-W合金坯锭。

将Ta-W烧结坯条经电梳锯切割成厚度为12mm的坯条后，用由体积百分浓度为25~30%的硝酸与体积百分浓度为5~10%的氢氟酸以及水按体积比为3:3:5组成的清洗液对烧结坯进行酸洗20~40s，然后用清水漂洗，烘干，以清除表面杂质及油污等。将酸洗后的坯料在真空炉中进行退火，绝对真空度为＜3×10^-3Pa，退火温度为1400℃、保温时间40min，随炉冷却至室温；然后将坯锭在二辊轧机上进行横向轧制，将板坯由12mm冷轧至2mm，然后再纵向轧制，由2mm冷轧至1.4mm。道次变形量控制在8~10%之间。

将冷轧获得的1.4mm板材先用体积比为1:1的四氯化碳和汽油洗合金板材表面的润滑油和杂质，再用由无水乙醇与丙酮按体积比为2:1组成的混合溶液擦洗合金板材表面残留的脏四氯化碳和汽油；然后将板坯放入钼盒中装炉真空退火，绝对真空度＜3×10^-3Pa，退火温度为1400℃，退火时间为40min；经真空炉退火后，将1.4mm的样品板材在四辊万能轧机上进行冷轧（工作辊直径为150mm），轧制至0.84mm，道次变形量同样控制在8%~10%之间。

0.84mm厚的板材真空退火后在四辊万能轧机（工作辊直径为75mm）上冷轧加工，中间辅以真空退火，直至得到厚度为0.15mm的箔材；轧制的条件为：两次退火间总的变形量控制在55~65%左右，道次变形量控制在8~10%，真空退火的条件为：真空炉为钼片真空炉，绝对真空度＜3×10^-3Pa，退火温度为1400℃，退火时间为50min，真空退火前，先用体积比为1:1的四氯化碳和汽油洗合金板材表面的润滑油和杂质，再用由无水乙醇与丙酮按体积比为2:1组成的混合溶液擦洗合金板材表面残留的脏四氯化碳和汽油。

将0.15mm厚的箔材真空退火后在20辊轧机上带张力轧制，中间辅以真空退火，直至得到厚度为0.025mm的箔材；轧制的条件为：工作辊直径为10mm，工作带长度130mm，工作辊凸度0.03mm，20辊轧机带张力轧制时，前张力为20kg/mm²、后张力为18kg/mm²；两次中间退火间箔材的总变形量控制在40~50%之间，道次变形量控制在5~8%；真空退火的条件为：真空炉为钼片真空炉，绝对真空度＜3×10^-4Pa，退火温度为1400℃，退火时间为40min，真空退火前，先用体积比为1:1的四氯化碳和汽油洗合金板材表面的润滑油和杂质，再用由无水乙醇与丙酮按体积比为2:1组成的混合溶液擦洗合金板材表面残留的脏四氯化碳和汽油。

将0.025mm厚的箔材真空退火后在30辊轧机上带张力轧制，中间辅以真空退火，直至得到厚度为3~5μm的箔材，厚度为3~5μmTa-W合金箔材真空退火后随炉冷却室温，得到成品；轧制的条件为：工作辊直径为2mm、工作带长度130mm、工作辊凸度0.02mm，30辊轧机带张力轧制时，前张力为10kg/mm²、后张力为7.5kg/mm²；两次中间退火间箔材的总变形量控制在40~50%之间，道次变形量控制在5~8%；真空退火的条件为：真空炉为钼片真空炉，绝对真空度＜3×10^-4Pa，退火温度为1400℃，退火时间为40min，真空退火前，先用体积比为1:1的四氯化碳和汽油洗合金板材表面的润滑油和杂质，再用由无水乙醇与丙酮按体积比为2:1组成的混合溶液擦洗合金板材表面残留的脏四氯化碳和汽油；

成品的性能为：弹性系数为160GPa，抗拉强度σ_b=550Mpa，屈服强度σ_0.2=510Mpa，延伸率δ=5%，显微硬度=260HV，表面粗糙度为（Rmax）0.05μm。

Claims (8)

1.一种超薄Ta-W合金箔材的制备方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤一：Ta-W合金锭的开坯加工

将致密度为95~98%的Ta-W合金锭切割成坯条后除去表面杂质和油污，然后将坯条进行真空退火，退火后冷轧，得到合金板坯；所述退火的条件为：绝对真空度＜3×10^-3Pa、退火温度1200~1400℃、退火时间40~80min、冷却方式为随炉冷却至室温；所述冷轧包括横向轧制和纵向轧制，先进行总变形量为80~85%的横向冷轧，再进行总变形量为10~30%的纵向冷轧，每道次冷轧的变形量为8~10%；所述Ta-W合金中W的质量百分含量为5.0~7.5%；

步骤二：合金板坯的粗加工

将步骤一获得的合金板坯清洗干净后放入钼盒中，真空退火后进行总变形量为40~60%的多道次冷轧，冷轧后真空退火，得到合金板粗坯；所述真空退火的条件为：绝对真空度＜3×10^-3Pa、退火温度1200~1400℃、退火时间40~60min、冷却方式为随炉冷却至室温；每道次冷轧的变形量为8~10%；

步骤三：合金板坯的精加工

将步骤二获得的合金板粗坯进行多道次冷轧，直至得到0.1~0.15mm厚的第一合金箔材，当冷轧累积变形量达到50~70%时，进行一次真空退火，所述真空退火的条件为：真空炉为真空钼片炉、绝对真空度＜3×10^-3Pa、退火温度1200~1400℃、退火时间40~60min、冷却方式为随炉冷却至室温；每道次冷轧的变形量为8~10%；

步骤四：合金箔材的精加工

将步骤三制备的第一合金箔材真空退火后进行多道次冷轧，直至得到0.02~0.025mm厚的第二合金箔材，当冷轧累积变形量达到40~50%时，进行一次真空退火，所述冷轧是在20辊轧机上带张力轧制，每道次冷轧的变形量为5~8%；所述真空退火的条件为：真空炉为真空钼片炉、绝对真空度＜3×10^-4Pa、退火温度为1200~1400℃、退火时间为40~60min、冷却方式为随炉冷却至室温；

步骤五：厚度为3~5μm的合金箔的制备

将步骤四制备的第二合金箔材真空退火后进行多道次冷轧，直至得到厚度为3~5μm的合金箔材，将3~5μm的厚合金箔材真空退火得到成品；当冷轧累积变形量达到40~50%时，进行一次真空退火；所述冷轧是在30辊轧机上带张力轧制，每道次冷轧的变形量为5~8%，；所述真空退火的条件为：绝对真空度＜3×10^-4Pa、退火温度为1200~1400℃、退火时间为40~60min、冷却方式为随炉冷却至室温。

2.根据权利要求1所述的一种超薄Ta-W合金箔材的制备方法，其特征在于：步骤一中，去除坯条表面的杂质和油污是将坯条置于清洗剂中清洗20~40s后，用清水漂洗3次，烘干，得到表面干净的坯条，所述清洗剂是由体积百分浓度为25~30%的硝酸与体积百分浓度为5~10%的氢氟酸以及水按体积比为3:3:5组成的。

3.根据权利要求2所述的一种超薄Ta-W合金箔材的制备方法，其特征在于：步骤二、三、四、五中，真空退火前，将冷轧后残留在材料表面的油污和杂质除去，油污和杂质除去的方法是先用体积比为1:1的四氯化碳和汽油洗合金表面的润滑油和杂质，再用无水乙醇与丙酮按体积比为2:1组成的混合溶液擦洗合金表面残留的脏四氯化碳和汽油。

4.根据权利要求3所述的一种超薄Ta-W合金箔材的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述冷轧是在二辊轧机上进行的；步骤二中，所述冷轧是在工作辊直径为150mm的四辊万能轧机上进行的；步骤三中，所述冷轧是在工作辊直径为75mm的四辊万能轧机上进行的；步骤四中，所述20辊轧机，其工作辊直径为10mm、工作带长度130mm、工作辊凸度0.03mm，20辊轧机带张力轧制时，前张力为20~15kg/mm²、后张力为18~10kg/mim²；步骤五中，所述30辊轧机，其工作辊直径为2mm、工作带长度130mm、工作辊凸度0.02mm，30辊轧机带张力轧制时，前张力为10~3kg/mm²、后张力为7.5~2kg/mm²。

5.根据权利要求4所述的一种超薄Ta-W合金箔材的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述Ta-W合金锭是通过下述方案制备的：

按合金组成成分W:5.0~7.5wt%，余量为Ta；分别称取纯度≥99.99%、平均粒度为5～10μm的Ta粉与纯度≥99.99%、平均粒度<5μm的W粉，将W粉、Ta粉、无水乙醇混合均匀后真空干燥，得到干燥的混合粉末，将干燥的混合粉末压制成型后进行第一次真空烧结，得到第一烧结坯，将第一烧结坯冷轧开坯后进行第二次真空烧结，得到第二烧结坯，将第二烧结坯冷轧开坯后进行第三次真空烧结，得到致密度为95~98%的Ta-W合金锭；真空烧结的绝对真空度＜3×10^-3Pa，真空烧结的温度为2300~2500℃；第一次真空烧结的时间为2~4h，第二真空烧结的时间为0.5~1h，第三次真空烧结的时间为0.5~1h；第一烧结坯冷轧开坯的变形量为50~60%，第二烧结坯冷轧开坯的变形量为50~60%。

6.根据权利要求5所述的一种超薄Ta-W合金箔材的制备方法，其特征在于：Ta-W合金锭的制备过程中，Ta粉、W粉、无水乙醇通过高能球磨混合均匀；混合粉末真空干燥的条件为：绝对真空度＜1×10^-4Pa，温度为600~650℃；混合粉末的成型方式为等静压成型，成型压力为180~200MPa，保压时间为10~15min。

7.根据权利要求6所述的一种超薄Ta-W合金箔材的制备方法，其特征在于：高能球磨工艺参数为:球磨转速150~240rpm、球磨时间20~30h、球磨气氛为氩气；球料质量比为6~13:1，所述料是由Mo粉、Re粉与无水乙醇组成的，其中粉末的总质量与无水乙醇的质量比为2~3:1；磨球的材质为硬质合金，磨球的规格为Φ14~16mm。

8.根据权利要求7所述的一种超薄Ta-W合金箔材的制备方法，其特征在于：制备的Ta-W合金箔材的厚度为3~5μm、弹性系数为160~180GPa、抗拉强度为480~550MPa、显微硬度为260~300HV、表面粗糙度为（Rmax）0.02~0.05μm、延伸率为5~6%。

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