CN105149601A - 一种高比重合金喂料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的是一种高比重合金喂料的制备方法。本发明包括：（1）按比例称取制备W-Ni-Cu、W-Cu或W-Ni-Fe系列高比重合金的粉末原材料，球磨混合8～48h；（2）制备粘结剂-溶剂溶液，所述粘结剂-溶剂溶液中粘结剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一种或多种，所述溶剂为水、汽油、酒精中的一种；（3）将粘结剂-溶剂溶液加入混合均匀的金属粉末中搅拌1～10h，粘结剂加入量为金属粉末原材料的0.0001～3wt%；（4）将粘结剂混合通过擦筛机擦筛后获得喂料。本发明具有生产工艺时间短，有效保持金属粉末原材料性能，有效提高合金产品性能等优点。

Description

一种高比重合金喂料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种合金的制备方法，具体涉及的是一种高比重合金喂料的制备方法。

背景技术

为最大程度地发挥射孔弹的穿孔效能，提高射孔弹的穿孔深度，研究人员对提高射孔弹穿孔性能的技术途径开展了深入研究，特别是在药型罩的爆炸聚能作用方面，研究越来越深入，通过研究和实验，研究人员认识到：药型罩材料是聚能效应能量的载体，其性能将直接影响射流质量的优劣，例如射流的密度、射流的速度和连续射流的长度等都会直接影响射孔的质量；为了使药型罩的破碎性好、侵彻力强、渗透率高，就需要制作药型罩的材料密度高、声速大、延展性好，以便使射流在侵彻之前能充分拉长，从而提高射孔弹穿深的性能；

在材料方面，目前，选用的材料包括铜、钨、钼、铋、铅、镍金属粉末中的一种或几种金属粉末的混合，在制作方面，目前，制作方法主要采用粉末冶金模压成型的方式。且由于药型罩具有壁薄，大高径比等特殊外形，因此，在材料方面，采用多种金属材料混合的粉末，由于粉末的比重、颗粒度、硬度等物理性质不同，在常规模压过程中容易产生分层的现象，也导致药型罩密度分布不均匀，这些缺点都会使生产的石油射孔弹的穿孔深度下降。

在专利号为CN201110022721.9的文件中公开了一种特深穿透射孔弹药型罩的制备方法，该方法解决了在制作上易造成密度分布不均匀，和多种金属材料混合的粉末，模压中易产生分层的问题，具有装药腔分布合理、有利于提高金属射流的侵彻能力的特点。

但该方法中，需要对金属粉末原材料在200℃～250℃温度范围内进行退火处理，退火是一种金属热处理工艺，指的是将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却。其不仅仅存在操作时间长，而且退火处理后还会降低硬度，因而对制成的罩体的性能造成影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的生产工艺对罩体的性能造成影响的问题；提供一种生产工艺时间短，有效保持金属粉末原材料性能，进而有效提高罩体的性能的高比重合金喂料的制备方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种高比重合金喂料的制备方法，包括：

（1）按比例称取制备W-Ni-Cu、W-Cu或W-Ni-Fe系列高比重合金的粉末原材料，球磨混合8～48h；

（2）制备粘结剂-溶剂溶液，所述粘结剂-溶剂溶液中粘结剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一种或多种，所述溶剂为水、汽油、酒精中的一种；

（3）将粘结剂-溶剂溶液加入混合均匀的金属粉末中搅拌1～10h，粘结剂加入量为金属粉末原材料的0.0001～3wt%；

（4）将粘结剂混合通过擦筛机擦筛后获得W-Ni-Cu、W-Cu或W-Ni-Fe喂料。

本发明采用球磨机中球磨的方式，有效避免退火处理后降低金属粉末原材料的硬度，进而有效保证本发明制成的合金喂料保持金属本身的特性，进而使最后制成的罩体性能更高。

通过实验证明，上述种类和比例的粘结剂能更好保证制备的喂料松装密度更高、流动性更好，进而有效保证利用本发明的喂料制备的合金产品相对密度更好，进而保证制成的药型罩产品性能，有效提高射孔弹产品穿孔深度。

为了达到混合均匀的目的，同时避免水量过多影响金属粉末性能，所述粘结剂与溶剂的质量比优选为1:3～50。

为了达到最好地效果，所述粘结剂加入量为金属粉末原材料的0.5～2wt%。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

1、本发明采用球磨机中球磨的方式，有效避免退火处理后降低金属粉末原材料的硬度，进而有效保证本发明制成的合金喂料保持金属本身的特性，进而使最后制成的罩体性能更高；

2、本发明中采用的粘结剂的组成种类和比例，能更好地保证制备的喂料松装密度更高、流动性更好，利用本发明制成的喂料制备射孔弹产品，其穿孔深度得到有效提高，穿孔深度加深了近20%；

3、本发明的制备操作时间更短，操作更加容易，且制备出的喂料中各金属粉末的粒径分布更加均匀，制成的合金产品相对密度高达95%以上。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

一种高比重合金喂料的制备方法，包括：

（1）按比例称取制备W-Ni-Cu、W-Cu或W-Ni-Fe系列高比重合金的粉末原材料，球磨混合30h，本实施例中采用W-Cu系列高比重合金的粉末原材料。

（2）制备粘结剂-溶剂溶液，所述粘结剂-溶剂溶液中粘结剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一种或多种，所述溶剂为水、汽油、酒精中的一种；本实施例中粘结剂-溶剂溶液中的粘结剂由硅烷偶联剂构成，所述溶剂为酒精；粘结剂与溶剂的质量比为1:3，粘结剂加入量为金属粉末原材料的2.0wt%。

（3）将粘结剂-溶剂溶液加入混合均匀的金属粉末中搅拌8h；

（4）通过擦筛机擦筛后获得粒径为20～45目的喂料。

经检测该喂料的松装密度达到4.02g/cm3。

利用上述方法制成喂料制备合金产品药型罩，具体制备过程如下：

（a）药型罩罩坯压制：本步骤是将已制备好的复合金属粉末在钢模中，用压力机在20-25Mpa下压制成药型罩罩坯；

（b）脱除罩坯中的有机粘结剂：本步骤是将药型罩罩坯中的有机粘剂在400℃～450℃高温下从罩坯中排出，在加温过程中要采用氮气作保护气氛；

（c）药型罩罩坯烧结：本步骤是将药型罩罩坯放置在真空烧结炉中，升温到800℃～900℃的温度，使混合粉末中的组元在该温度下再结晶，恢复组元塑性，并消除粉末的加工硬化，稳定粉末的晶体结构。保温1～2小时后，降至常温，再从真空烧结炉中取出。

经过上述步骤就完成了药型罩成品的制备，获得了药型罩产品。经检测该合金产品药型罩的相对密度为98.6%。

实施例2

本实施例为实施例1的对比实施例，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中该W-Cu喂料的制备过程不同，其具体制备过程如下：

（1）金属粉末预处理：将粉末原材料在200℃～250℃温度范围内进行退火处理，去除粉末表面氧化层，降低碳和其它杂质含量并消除粉末的加工硬化，稳定粉末的晶体结构；

（2）金属粉末混合：将退火处里完毕的金属粉末按设计的比例在圆锥形混料器中进行混合，额定机器转速为300～350转/小时，混合时间为5～7小时；

（3）金属粉末造粒：步骤是在将已混合好的金属粉末中添加0.2％～0.5％的有机粘结剂，在造粒设备中将混合粉末进行造粒，形成造粒的复合金属末粉；添加的有机粘结剂是由聚烯烃、聚氯乙烯、聚酯、聚醚、聚乙烯醇、石蜡、硬酯酸锌七种高级醇按照相同的比例组合成0.2％～0.5％的有机粘接剂。

通过本实施中所述方法制备出W-Cu喂料，经检测其松装密度为3.15g/cm3。通过本实施例方法制备出的合金产品药型罩的相对密度为95.2%。且采用89mm射孔枪在API标准混凝土靶上测量平均穿深，实施例1射孔弹产品较实施例2射孔弹产品穿孔深度提高了12％以上，采用127mm射孔枪在API标准混凝土靶上测量平均穿深，实施例1射孔弹产品较实施例2射孔弹产品穿孔深度提高了18％。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于：本实施例中制备W-Cu喂料过程中粘结剂加入量不同，本实施例中该粘结剂的加入量与实施例1中相同，即，本实施例中粘结剂-溶剂溶液中的粘结剂由硅烷偶联剂构成，所述溶剂为酒精；粘结剂与溶剂的质量比为1:3，粘结剂加入量为金属粉末原材料的2.0wt%。

经检测该W-Cu喂料的松装密度达到3.67g/cm3。合金产品药型罩的相对密度为97.3%。通过本实验的结果表明，本发明优选采用的粘结剂-溶剂溶液的效果远远高于现有技术中粘接剂的效果，进一步提高产品质量。

实施例4

本实施例与实施例1的区别在于：本实施例中制备W-Cu喂料过程中粘结剂加入量不同，本实施例中粘结剂-溶剂溶液中的粘结剂由聚乙烯醇构成，所述溶剂为水；粘结剂与溶剂的质量比为1:8，粘结剂加入量为金属粉末原材料的1.6wt%。。

经检测该W-Cu喂料的松装密度达到3.86g/cm3。合金产品药型罩的相对密度为98.2%。

实施例5

本实施例与实施例1的区别在于：本实施例中粘结剂加入种类不同，本实施例中该粘结剂由硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和聚乙二醇构成，溶剂为汽油；具体制备过程如下：

（1）粉末原材料球磨混合30h，分成相同质量的三份；

（2）制备粘结剂-溶剂溶液，粘结剂与溶剂的质量比为1:5，按照上述质量比分别获得硅烷偶联剂溶液、钛酸酯偶联剂溶液和聚乙二醇溶液；

（3）按照粘结剂加入量为金属粉末原材料0.0005wt%的比例，将硅烷偶联剂溶液加入到其中一份粉末原材料中混合均匀；按照粘结剂加入量为金属粉末原材料2wt%的比例，将聚乙二醇溶液加入到另一份粉末原材料中混合均匀；再按照粘结剂加入量为金属粉末原材料4wt%的比例，将聚乙二醇溶液加入到最后一份粉末原材料中混合均匀；最后将三份加入粘结剂-溶剂溶液的粉末原材料混合搅拌8h；

（4）通过擦筛机擦筛后获得粒径为20～45目的喂料。

经检测该W-Cu喂料的松装密度达到3.91g/cm3。合金产品药型罩的相对密度为98.7%。

实施例6

本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中W-Cu喂料具体制备过程中参数不同，本实施例中W-Cu喂料的具体制备过程如下：

（1）按比例称取制备W-20Cu合金的金属粉末原材料；将金属粉末原材料混合均匀后加入到球磨机中球磨40h；

（3）制备粘结剂-溶剂溶液，所述粘结剂-溶剂溶液中的粘结剂为硅烷偶联剂，所述溶剂为酒精；粘结剂与溶剂的质量比为1:20。

（4）将粘结剂含量为金属粉末原材料0.7wt%的粘结剂-溶剂溶液加入球磨后的金属粉末原材料中，搅拌3h；

（5）通过擦筛机擦筛后获得粒径为20-45目的W-Cu喂料。

经检测该W-Cu喂料的松装密度达到3.73g/cm3。合金产品药型罩的相对密度为96.8%。

上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种高比重合金喂料的制备方法，其特征在于，包括：

（1）按比例称取制备W-Ni-Cu、W-Cu或W-Ni-Fe系列高比重合金的粉末原材料，球磨混合8～48h；

（2）制备粘结剂-溶剂溶液，所述粘结剂-溶剂溶液中粘结剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一种或多种，所述溶剂为水、汽油、酒精中的一种；

（3）将粘结剂-溶剂溶液加入混合均匀的金属粉末中搅拌1～10h，粘结剂加入量为金属粉末原材料的0.0001～3wt%；

（4）将粘结剂混合通过擦筛机擦筛后获得W-Ni-Cu、W-Cu或W-Ni-Fe喂料。

2.根据权利要求1所述的一种高比重合金喂料的制备方法，其特征在于，所述粘结剂与溶剂的质量比为1:3～50。

3.根据权利要求1所述的一种高比重合金喂料的制备方法，其特征在于，所述粘结剂加入量为金属粉末原材料的0.5～2wt%。