CN106531599B - 一种x射线管用钨铼‑钼合金旋转阳极靶材及其制备方法 - Google Patents

一种x射线管用钨铼‑钼合金旋转阳极靶材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种X射线管用钨铼‑钼合金旋转阳极靶材及其制备方法，属于粉末冶金技术领域。该X射线管用钨铼‑钼合金旋转阳极靶材，包括钨铼合金层和钼合金层，以钨铼预合金粉末和钼合金粉末为原料，依次经模压成型、高温烧结、热等静压、矫直整形、机械加工工序制备而成。本发明制得的钨铼‑钼合金具有晶粒细小、组织均匀、杂质元素含量较低、高致密性、高强度等优异性能；用钨铼‑钼合金制得的X射线管用旋转阳极靶具有产品合格率高、散热性好、抗热冲击性好、使用寿命长等优点。

Description

一种X射线管用钨铼-钼合金旋转阳极靶材及其制备方法
技术领域
本发明属于粉末冶金技术领域，涉及一种X射线管用钨铼-钼合金旋转阳极靶材及其制备方法。
背景技术
射线管是所有X射线仪的核心，X射线仪性能的好坏，很大程度上取决于X射线管的质量；阳极靶是X射线管至关重要的部件，它直接影响X射线发射强度及管子的使用寿命。
随着X射线检测技术的发展，在医疗诊断领域中广泛使用热容量大、有强X射线输出的旋转靶式X射线管，以便能承受连续负荷或瞬时高负荷输入。现代强功率输出的X射线管在工作时，对白炽灯丝逸出电子所加高压达200KV。在高压作用下，逸出的电子高速轰击阳极靶面，使之产生强X射线。但是，为了产生X射线而输入的电能仅有1％左右转换成X射线能，而99％左右的电能则在靶上转化成热能积蓄下来，使焦点轨道局部温度达2600℃以上，靶体温度1300℃以上。因此，X射线管用旋转阳极靶的材质，除要求具备产生X射线的特殊功能，尽量大的X射线发射效率及尽量小的X射线损失外，还要求具有耐高温强度大，能承受较大的热冲击，且散热性能良好。所以，研制性能优异的X射线管用旋转靶已成为各国材料科学家们共同致力的课题。
X射线管用旋转阳极靶面直接承受高能电子束的轰击而发射X射线，其局部温度可高达2600℃。钨的熔点高，高温强度大，散热性能好，原子序数高，在电子束轰击下能激发强的X射线，因此通常被用作靶面材料。但是，由于X射线管是间断式工作，时冷时热，靶面材料容易产生龟裂，而钨具有切口敏感效应，容易导致裂纹的扩展、加深，从基体上剥离，损坏X射线管。在钨中添加少量的铼等贵金属或具有高熔点、高原子序数的其他过渡族元素形成钨合金作靶面材料，比纯钨靶面层具有更好的抗熔损性，防止了靶面龟裂，保证成像清晰，提高了X射线管的使用寿命。另一方面，如用纯钨作靶，由于钨的比重大，在为提高靶的热容量而增大直径时，靶的重量增加。高速旋转时，起动力矩增大，起动时间增长，励磁线圈增大，轴承负荷增大，对X射线管的工作很不利。同时，由于钨的切口敏感效应，一旦发生裂纹就迅速发展，引起靶整体破坏。为此，需要用一种既能与钨较好地粘接起成一体,又能减轻靶的重量增大靶的热容量的材料作基体，钼的比重约为钨的1/2,比热为钨的二倍以上，且高温强度大，能与钨粘合成牢固的整体，目前常用它作基体材料，直径相同时钼基钨靶比纯钨靶重量减轻约1/2，而重量相同的钼基钨靶，热容量提高二倍以上，增大了靶的输出功率。
根据《稀有金属与硬质合金》1987年Z1期《国外X射线管用旋转阳极靶概况》的介绍生产靶盘的工艺主要有以下三种：一种为粉末冶金法，即在金属模具中，按照所设计的靶的形状与要求，分层填装各种粉末，然后采用一定的工艺压制，烧结成型；这种方法其工艺简单，但烧结密度较低。第二种生产工艺为采用粉末冶金法制取钨铼-钼合金烧结坯料，经过3-4次锻打后，通过机械加工的方式制备产品，此种工艺锻打道次多，产品局部区域容易产生应力集中导致裂纹，所以效率低，成本偏高。第三种生产工艺为在钼合金基体上采用气相沉积钨铼合金的工艺制造，这种工艺的缺点为钨铼层的密度偏低，且与钼合金基体结合强度偏低，在高温使用时，容易产生龟裂，造成X射线管寿命较短，而且此种工艺也容易对环境造成污染。
公开号CN1093828A的专利《碟形钼基钨靶的制造方法》采用粉末冶金法和锻打的方法制备钼基钨靶，实践证明此种工艺锻打道次多，产品局部区域容易产生应力集中导致裂纹，所以效率低，成本偏高。公开号CN101290852A的专利《一种大功率X射线管用WMo石墨复合靶材的制备方法》也为制备WMo靶材提供了一种思路，即通过在石墨模具中把WMo粉末铺层叠压后热压烧结的方式制备，但试验证明此种方法制备的靶盘气体杂质含量较高，钨钼层交界面有钨钼材料犬牙交错的情况出现。
发明内容
本发明的目的就是克服现有技术中存在的缺点，提供一种X射线管用钨铼-钼合金旋转阳极靶材及其制备方法。采用本发明的制备方法得到的钨铼-钼合金靶材具有晶粒组织细小均匀、杂质元素含量较低、产品密度高、钨铼-钼合金层结合强度高、产品合格率高、散热性好、抗热冲击性好、使用寿命长等优点。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种X射线管用钨铼-钼合金旋转阳极靶材，包括钨铼合金层和钼合金层，以钨铼预合金粉末和钼合金粉末为原料，依次经模压成型、高温烧结、热等静压、矫直整形、机械加工工序制备而成。
在上述X射线管用钨铼-钼合金旋转阳极靶材中，作为一种优选实施方式，所述钨铼合金层中铼的质量分数为1～10％，余量为钨。将钨粉引入铼的目的在于利用“铼效应”，增加钨基体的高温强度。
在上述X射线管用钨铼-钼合金旋转阳极靶材中，作为一种优选实施方式，所述钼合金层为Ti-Zr-C-Mo层或Hf-C-Mo层；优选地，所述Ti-Zr-C-Mo层中，以质量分数计，Ti：0.40～0.55％，Zr：0.06～0.12％，C：0.01～0.04％，余量为Mo；所述Hf-C-Mo层中，以质量分数计，Hf：0.8～1.5％，C：0.05～0.12％，余量为Mo。钼合金粉末引入钛、锆、铪的目的在于弥散强化，增强钼基体的高温强度。所述钼合金层中还可以含有不可避免的杂质。
一种X射线管用钨铼-钼合金旋转阳极靶材的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，钨铼粉末的制备：按规定比例分别称取钨源和铼源，经混合处理、还原处理得到钨铼预合金粉末；
步骤二，钼合金粉末的制备：按钼合金层中各组分的质量分数分别称取原料，混合均匀，得到钼合金粉末；
步骤三，模压成型：按照规定比例将步骤一得到的所述钨铼预合金粉末、步骤二得到的所述钼合金粉末依次装入模具的型腔内进行压制成型处理，得到成型坯；
步骤四，高温烧结：将步骤三得到的所述成型坯在真空或氢气气氛下进行高温烧结处理，得到烧结坯；
步骤五，热等静压：将步骤四得到的所述烧结坯进行热等静压处理，得到处理坯；
步骤六，后处理：将步骤五得到的所述处理坯进行矫直整形、机械加工，最终得到所述X射线管用钨铼-钼合金旋转阳极靶材。高温烧结后，坯料有一定变形，需要矫直，减少投料量。
本发明制备方法的技术原理是：一方面通过将钨粉和铼酸铵粉末混合、并采取合适的还原工艺制备特殊配比的钨铼预合金粉末；另一方面，通过热等静压工艺，尤其是通过选取合适的热等静压的处理温度和压力来实现细化晶粒，增加钨铼和钼合金层的连接强度和工件的密度，热等静压工艺较锻造工艺而言具有细晶、高致密度、合格率高的优势。
在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，步骤一中，所述钨铼粉末的具体制备过程如下：将所述铼源加入所述钨源中，混合均匀，然后经两次氢气还原处理，得到钨铼预合金粉末；优选地，所述钨源为钨粉，所述铼源为铼酸铵粉末，所述钨粉的费氏粒度为2.0～5.0μm(比如2.2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm、4.8μm)，所述铼酸铵粉末为研磨后过200目筛的粉末；更优选地，所述钨源和所述铼源按所述钨铼预合金粉末中钨与铼的质量分数进行配料，所述钨铼预合金粉末中铼的质量分数为1～10％，余量为钨；进一步地，所述混合处理中混合时间为0.5-3h(比如0.6h、0.8h、1.2h、1.5h、2h、2.5h、2.8h)，转速为10-25r/min(比如12r/min、15r/min、18r/min、20r/min、23r/min)。选用铼酸铵作为铼源是为了使制备的钨铼粉末更加均匀一致；也可以直接使用铼粉作为来源直接混料，但粉末均匀性不如采用铼酸铵掺钨粉还原工艺。钨粉和铼酸铵粉末的纯度满足国标即可，而上述粒度的限定是为了后续工艺的可行性，过细则成型性能差，过粗则烧结密度偏低。
在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，步骤一所述还原处理具体为：在进行第一次氢气还原处理后，经混合处理，然后再进行第二次氢气还原处理；优选地，所述第一次氢气还原处理的温度为300～500℃(比如305℃、310℃、330℃、360℃、400℃、430℃、450℃、470℃、485℃、495℃)，时间为20-60min(比如22min、25min、30min、40min、50min、55min、58min)；所述第二次氢气还原处理的温度为700～900℃(比如705℃、715℃、730℃、750℃、780℃、820℃、850℃、880℃、890℃、895℃)，时间为20-60min(比如22min、25min、30min、40min、50min、55min、58min)。上述两次氢气还原处理中气体流量要根据还原炉膛大小而定，压力为微正压即可。
在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，步骤二中，所述混合的时间为3～10h(比如3.2h、3.5h、4h、5h、6h、7h、8h、9h、9.5h)；优选所述混合在三维真空混料机中进行，转速为10-30r/min(比如12r/min、15r/min、18r/min、22r/min、25r/min、27r/min、29r/min)。
在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，步骤二中，所述钼合金层为Ti-Zr-C-Mo层，所述Ti-Zr-C-Mo层中，以质量分数计，Ti：0.40～0.55％，Zr：0.06～0.12％，C：0.01～0.04％，余量为Mo；优选地，所述Ti-Zr-C-Mo层中Ti源为氢化钛(TiH2)，Zr源为氢化锆(ZrH2)，C源为碳化钼(Mo2C)或者石墨粉(碳化钼主要作为C加入的一种方式，直接添加石墨粉，由于石墨粉很轻，混料不容易均匀)，Mo源为钼粉；更优选地，所述钼粉的费氏粒度在2.0～5.0μm(比如2.2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm、4.8μm)，所述氢化钛的粒度为-150～-400目，所述氢化锆的粒度为-150～-400目，所述碳化钼的粒度为-150～-400目，所述钼粉、氢化钛、氢化锆和碳化钼的纯度满足相关标准即可，一般大于99.5％；所述石墨粉的粒度为-150～-400目，纯度为化学纯。所述Ti-Zr-C-Mo层中还可以含有不可避免的杂质。
在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，步骤二中，所述钼合金层为Hf-C-Mo层，所述Hf-C-Mo层中，以质量分数计，Hf：0.8～1.5％，C：0.05～0.12％，余量为Mo；优选地，所述Hf-C-Mo层中，Hf源为碳化铪/氢化铪(即HfC或HfH2)，C源为Mo2C或者石墨粉，Mo源为钼粉；更优选的，所述钼粉的费氏粒度在2.0～5.0μm(比如2.2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm、4.8μm)，所述碳化铪/氢化铪的粒度为-150～-400目，所述碳化钼粉末或石墨粉，粒度为-150～-400目，所述钼粉、碳化铪/氢化铪、碳化钼粉末的纯度满足相关标准即可，一般大于99.5％；所述石墨粉的粒度为-150～-400，纯度为化学纯。所述Hf-C-Mo层中还可以含有不可避免的杂质。
在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，步骤三中，所述压制成型处理的压制压力为100～220MPa(比如105MPa、115MPa、130MPa、150MPa、180MPa、200MPa、210MPa、218MPa)，保压时间为0～30s(比如2s、5s、10s、15s、20s、25s、28s)，压力过低则不能成型，压力过大则容易产生裂纹；优选地，所述成型坯的相对密度为55～65％(比如56％、58％、60％、62％、64％)。
在上述制备方法中，步骤四中所述高温烧结处理在真空状态或氢气气氛中进行，目的在于除气除杂，降低氧含量，其中氢气的作用在于还原，除气除杂，此外高温烧结氢气和真空也起保护作用，防止工件氧化，氢气便宜，被广泛使用；优选地，所述高温烧结处理在真空状态进行时，真空度高于5×10-2Pa(比如1×10-2Pa、5×10-3Pa、1×10-3Pa)；氢气气氛时，压力为微正压即可。
在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，步骤四所述高温烧结处理中，烧结温度为2000～2350℃(比如2020℃、2050℃、2100℃、2150℃、2200℃、2250℃、2300℃、2330℃)，保温时间为3～6h(比如3.2h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h、5.8h)；优选地，所述烧结坯的相对密度≥90％，即所述烧结坯的密度达理论密度90％以上。本步骤中，烧结温度过低则烧结坯密度不够，烧结温度过高则目前工业炉难以达到该工艺水平以及容易引起晶粒长大、产品费用也将增加较大。
在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，步骤五所述热等静压处理中，处理温度为1600～2000℃(比如1620℃、1650℃、1700℃、1750℃、1800℃、1850℃、1900℃、1950℃、1980℃)，压力为100～200MPa(比如105MPa、110MPa、120MPa、150MPa、180MPa、190MPa、195MPa)，保压时间为2～6h(比如2.2h、2.5h、3h、4h、5h、5.5h、5.8h)。热等静压处理的主要目的是细化晶粒，增加钨铼和钼合金层的连接强度和工件的密度，通过选取合适的处理温度和压力达到上述目的，在上述范围内，温度越高、压力越大，得到产品的性能越好，但成本也就越高；温度低于上述范围则处理效果不明显。
在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，步骤六所述矫直整形的具体过程是：首先将所述处理坯进行加热保温处理，然后置于模具中进行矫直整形处理；优选地，所述加热保温处理在氢气保护的加热炉内进行，加热温度为1300～1600℃(比如1305℃、1320℃、1350℃、1400℃、1450℃、1450℃、1500℃、1550℃、1580℃、1595℃)，保温时间为20～60min(比如22min、25min、30min、40min、50min、55min、58min)。矫直整形主要目的在于去除高温烧结后的变形问题，矫直必须在热状态下进行，不然会产生裂纹，温度过低则易产生裂纹，温度过高则易发生晶粒长大。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果为：
1)本发明提供的钨铼-钼合金具有晶粒细小、组织均匀、杂质元素含量较低、高致密性、高强度等优异性能；用钨铼-钼合金制得的X射线管用旋转阳极靶具有产品合格率高、散热性好、抗热冲击性好、使用寿命长等优点；
2)本发明的制备方法一方面放弃了现有技术中一般采用钨粉和铼粉直接混合制备钨铼粉末的做法，而通过将钨粉和铼酸铵粉末混合后还原的方式制得特殊配比的钨铼预合金粉末，该粉末更加均匀一致；另一方面，通过热等静压工艺，尤其是通过选取合适的热等静压的处理温度和压力来实现细化晶粒，增加钨铼和钼合金层的连接强度和工件的密度。
附图说明
图1利用本发明提供的制备方法制备的X射线管用钨铼-钼合金旋转阳极靶材的金相组织照片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的钨铼-钼合金旋转阳极靶材进行说明。应理解，这些实施例仅用于解释本发明而不用于限制本发明的范围。对外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
以下实施例中所用到的原料都可以从市场上购得。
实施例1
(1)钨铼预合金粉末的制备：分别称取费氏粒度3.0μm、纯度为99.95％的钨粉238g和研磨后过200目筛的、纯度为99.99％铼酸铵粉末18g，然后将铼酸铵粉末加入装有钨粉的混料机中进行混合，转速为20r/min，混合时间为1小时；混合均匀后，进行第一次氢气还原处理，即于420℃反应0.5小时；然后进行第二次氢气还原处理，即于850℃反应0.5小时。还原反应完成后，得到250g铼钨预合金粉，即5Re-W粉末(铼在钨铼预合金粉末中的质量分数为5％)。
(2)钼合金粉末的制备：称取费氏粒度为4.0μm、纯度为99.95％的钼粉740g；粒度为-300目、纯度为99.9％的TiH24.3g；粒度为-250目、纯度为99.9％的氢化锆0.77g；粒度为-200目、纯度为99.6％的碳化钼粉末5.1g；将上述原料在三维真空混料机中混合均匀，混合时间为8h，转速为30r/min，得到750g钼合金粉末(即0.55Ti—0.10Zr—0.04C—Mo)。
(3)模压成型：首先将上述750g步骤(2)制备的钼合金粉末放入模具中，整理钼合金粉末表面使其平整；然后再装入上述250g步骤(1)制备的铼钨预合金粉，整理铼钨预合金粉表面使其平整；再在100MPa压力下保压20s得到相对相对密度为60％的成型坯。
(4)高温烧结：将步骤(3)得到的成型坯放入高温真空炉内进行烧结，烧结最高温度为2200℃，最高温度下保温5h，得到相对密度为92％的复合烧结坯。
(5)热等静压处理：将步骤(4)得到的复合烧结坯放入热等静压炉进行热等静压处理，处理温度为1800℃，压力为160MPa，保压时间为4h，得到处理坯。
(6)矫直整形：将步骤(5)得到的处理坯放置于氢气保护加热炉中进行加热保温处理，加热温度为1300℃，保温30min；然后置于模具中进行矫直整形，以消除坯料在烧结中的变形，制得复合靶材毛坯，其中钨铼合金层为5Re-W，钼合金层为0.55Ti—0.10Zr—0.04C—Mo。
(7)机械加工：将步骤(6)得到的复合靶材毛坯按照图纸尺寸精度要求进行机械加工，即可得到所需要的X射线管用钨铼-钼合金旋转阳极靶盘。
图1为本实施例制备的X射线管用钨铼-钼合金旋转阳极靶材的金相组织照片，从该图中可以看出钨铼层晶粒细小均匀，单位面积晶粒数达到6000个/mm2，钼合金层晶粒数达到650个/mm2，钨铼层和钼合金层结合处形成了致密的冶金结合。相对密度达到98.5％。
采用上述钨铼-钼合金制得的X射线管用旋转阳极靶盘产品合格率高达95％以上，散热性好、抗热冲击性好、使用寿命长，装机使用1年以上，钨铼层与钼合金层结合处无分层现象、整个X射线管用旋转阳极靶盘产品无裂纹和龟裂。
实施例2
(1)钨铼预合金粉末的制备：分别称取费氏粒度4.0μm、纯度为99.95％的钨粉270g和研磨后过200目筛的、纯度为99.99％铼酸铵粉末43.5g，然后将铼酸铵粉末加入装有钨粉的混料机中进行混合，转速为15r/min，混合时间为1小时；混合均匀后，进行第一次氢气还原处理，即于350℃反应1小时，然后进行第二次氢气还原处理，即于900℃反应0.5小时。还原反应完成后，得到300g铼钨预合金粉，即10Re-W粉末(铼在钨铼预合金粉末中的质量分数为10％)。
(2)钼合金粉末的制备：称取费氏粒度为2.0μm、纯度为99.95％的钼粉885g；粒度为-300目、纯度为99.9％的HfC 12g；粒度为-200目、纯度为99.6％的碳化钼粉末3g；将上述原料在三维真空混料机中混合均匀，混合时间为9h，转速为20r/min，得到900g钼合金粉末(即1.2Hf—0.1C—Mo)。
(3)模压成型：首先将上述900g步骤(2)制备的钼合金粉末放入模具中，整理钼合金粉末表面使其平整；然后再装入上述300g步骤(1)制备的铼钨预合金粉，整理铼钨预合金粉表面使其平整；再在150MPa压力下保压20s，得到相对密度为65％的成型坯。
(4)高温烧结：将步骤(3)得到的成型坯放入中频高温氢气烧结炉内进行烧结，烧结最高温度为2350℃，最高温度下保温6h，得到相对密度为95％的复合烧结坯。
(5)热等静压处理：将步骤(4)得到的复合烧结坯放入热等静压炉进行热等静压处理，处理温度为1600℃，压力为200MPa，保压时间为6h，得到处理坯。
(6)矫直整形：将步骤(5)得到的处理坯放置于氢气保护加热炉中进行加热保温处理，加热温度为1500℃，保温30min；然后置于模具中进行矫直整形，以消除坯料在烧结中的变形，制得复合靶材毛坯，其中，钨铼合金层为10Re-W，钼合金层为1.2Hf—0.1C—Mo。
(7)机械加工：将步骤(6)得到的复合靶材毛坯按照图纸尺寸精度要求进行机械加工，即可得到所需要的X射线管用钨铼-钼合金旋转阳极靶盘。
本实施例制备的X射线管用钨铼-钼合金旋转阳极靶材的金相组织类似于实施例1制备的靶材的金相组织。相对密度达到98％。
采用上述钨铼-钼合金制得的X射线管用旋转阳极靶盘产品合格率高达95％以上，散热性好、抗热冲击性好、使用寿命长，装机使用1.5年以上，钨铼层与钼合金层结合处无分层现象、整个X射线管用旋转阳极靶盘产品无裂纹和龟裂。
实施例3
(1)钨铼预合金粉末的制备：分别称取费氏粒度2.0μm、纯度为99.95％的钨粉247.5g和研磨后过200目筛的、纯度为99.99％铼酸铵粉末3.6g，然后将铼酸铵粉末加入装有钨粉的混料机中进行混合，转速为15r/min，混合时间为2小时；混合均匀后，进行第一次氢气还原处理，即于500℃反应0.5小时；然后进行第二次氢气还原处理，即于800℃反应1小时。还原反应完成后，得到250g铼钨预合金粉，即1Re-W粉末(铼在钨铼预合金粉末中的质量分数为1％)。
(2)钼合金粉末的制备：称取费氏粒度为5.0μm、纯度为99.95％的钼粉695.5g；粒度为-300目、纯度为99.9％的TiH23g；粒度为-250目、纯度为99.9％的氢化锆0.5g；粒度为-200目、纯度为99.6％的碳化钼粉末1.2g；将上述原料在三维真空混料机中混合均匀，混合时间为6h，转速为30r/min，得到700g钼合金粉末(即0.40Ti—0.06Zr—0.01C—Mo)。
(3)模压成型：首先将上述700g步骤(2)制备的钼合金粉末放入模具中，整理钼合金粉末表面使其平整；然后再装入上述250g步骤(1)制备的铼钨预合金粉，整理铼钨预合金粉表面使其平整；再在220MPa压力下保压10s，得到相对密度为65％的成型坯。
(4)高温烧结：将步骤(3)得到的成型坯放入高温真空炉内进行烧结，烧结最高温度为2000℃，最高温度下保温6h，得到相对密度为90％的复合烧结坯。
(5)热等静压处理：将步骤(4)得到的复合烧结坯放入热等静压炉进行热等静压处理，处理温度为2000℃，压力为100MPa，保压时间为6h，得到处理坯。
(6)矫直整形：将步骤(5)得到的处理坯放置于氢气保护加热炉中进行加热保温处理，加热温度为1600℃，保温30min；然后置于模具中进行矫直整形，以消除坯料在烧结中的变形，制得复合靶材毛坯，其中，钨铼合金层为1Re-W，钼合金层为0.40Ti—0.06Zr—0.01C—Mo。
(7)机械加工：将步骤(6)得到的复合靶材毛坯按照图纸尺寸精度要求进行机械加工，即可得到所需要的X射线管用钨铼-钼合金旋转阳极靶盘。
本实施例制备的X射线管用钨铼-钼合金旋转阳极靶材的金相组织类似于实施例1制备的靶材的金相组织。相对密度达到98.1％。
采用上述钨铼-钼合金制得的X射线管用旋转阳极靶盘产品合格率高达95％以上，散热性好、抗热冲击性好、使用寿命长，装机使用1年以上，钨铼层与钼合金层结合处无分层现象、整个X射线管用旋转阳极靶盘产品无裂纹和龟裂。
实施例4
(1)钨铼预合金粉末的制备：分别称取费氏粒度3.5μm、纯度为99.95％的钨粉1350g和研磨后过200目筛的、纯度为99.99％铼酸铵粉末217g，然后将铼酸铵粉末加入装有钨粉的混料机中进行混合，转速为15r/min，混合时间为2小时；混合均匀后，进行第一次氢气还原处理，即于430℃反应1小时；然后进行第二次氢气还原处理，即于750℃反应1小时。还原反应完成后，得到1500g铼钨预合金粉，即10Re-W粉末(铼在钨铼预合金粉末中的质量分数为10％)。
(2)钼合金粉末的制备：称取费氏粒度为2.0μm、纯度为99.95％的钼粉4943g；粒度为-300目、纯度为99.9％的TiH226g；粒度为-250目、纯度为99.9％的氢化锆6g；粒度为-200目、纯度为99.6％的碳化钼粉末25.5g；将上述原料在三维真空混料机中混合均匀，混合时间为4h，转速为20r/min，得到5000g钼合金粉末(即0.50Ti—0.12Zr—0.03C—Mo)。
(3)模压成型：首先将上述5000g步骤(2)制备的钼合金粉末放入模具中，整理钼合金粉末表面使其平整；然后再装入上述1500g步骤(1)制备的铼钨预合金粉，整理铼钨预合金粉表面使其平整；再在220MPa压力下保压10s，得到相对密度为65％的成型坯。
(4)高温烧结：将步骤(3)得到的成型坯放入中频高温氢气烧结炉内进行烧结，烧结最高温度为2350℃，最高温度下保温6h，得到相对密度为95％的复合烧结坯。
(5)热等静压处理：将步骤(4)得到的复合烧结坯放入热等静压炉进行热等静压处理，处理温度为2000℃，压力为200MPa，保压时间为4h，得到处理坯。
(6)矫直整形：将步骤(5)得到的处理坯放置于氢气保护加热炉中进行加热保温处理，加热温度为1500℃，保温30min；然后置于模具中进行矫直整形，以消除坯料在烧结中的变形，制得复合靶材毛坯，其中，钨铼合金层为10Re-W，钼合金层为0.50Ti—0.12Zr—0.03C—Mo。
(7)机械加工：将步骤(6)得到的复合靶材毛坯按照图纸尺寸精度要求进行机械加工，即可得到所需要的X射线管用钨铼-钼合金旋转阳极靶盘。
本实施例制备的X射线管用钨铼-钼合金旋转阳极靶材的金相组织类似于实施例1制备的靶材的金相组织。相对密度达到98.8％。
采用上述钨铼-钼合金制得的X射线管用旋转阳极靶盘产品合格率高达95％以上，散热性好、抗热冲击性好、使用寿命长，装机使用1年以上，钨铼层与钼合金层结合处无分层现象、整个X射线管用旋转阳极靶盘产品无裂纹和龟裂等优点。
实施例5-10以及对比例1-3
实施例5-10以及对比例1-3中除高温烧结和热等静压工艺不同于实施例1以外，其他工艺及参数均与实施例1相同。实施例5-10以及对比例1-3的高温烧结和热等静压工艺以及效果参见表1。
表1实施例5-10以及对比例1-3的高温烧结和热等静压工艺以及效果

Claims (18)

1.一种X射线管用钨铼-钼合金旋转阳极靶材，其特征在于，所述靶材包括钨铼合金层和钼合金层，以钨铼预合金粉末和钼合金粉末为原料，依次经模压成型、高温烧结、热等静压、矫直整形、机械加工工序制备而成；
所述X射线管用钨铼-钼合金旋转阳极靶材的制备方法的具体步骤如下：
步骤一，钨铼粉末的制备：按规定比例分别称取钨源和铼源，经混合处理、还原处理得到钨铼预合金粉末；
所述钨铼粉末的具体制备过程如下：将所述铼源加入所述钨源中，混合均匀，然后经两次氢气还原处理，得到钨铼预合金粉末；
所述钨源为钨粉，所述铼源为铼酸铵粉末，所述钨粉的费氏粒度为2.0～5.0μm，所述铼酸铵粉末为研磨后过200目筛的粉末；所述钨源和所述铼源按所述钨铼预合金粉末中钨与铼的质量分数进行配料，所述钨铼预合金粉末中铼的质量分数为1～10％，余量为钨；
所述混合处理中混合时间为0.5-3h，转速为10-25r/min；
所述两次氢气还原处理具体为在进行第一次氢气还原处理后，经混合处理，然后再进行第二次氢气还原处理；所述第一次氢气还原处理的温度为360～500℃，时间为20-58min；所述第二次氢气还原处理的温度为700～900℃，时间为20-58min；
步骤二，钼合金粉末的制备：按钼合金层中各组分的质量分数分别称取原料，混合均匀，得到钼合金粉末；
步骤三，模压成型：按照规定比例将步骤一得到的所述钨铼预合金粉末、步骤二得到的所述钼合金粉末依次装入模具的型腔内进行压制成型处理，得到成型坯；
步骤四，高温烧结：将步骤三得到的所述成型坯在真空或氢气气氛下进行高温烧结处理，得到烧结坯；
步骤五，热等静压：将步骤四得到的所述烧结坯进行热等静压处理，得到处理坯；所述热等静压处理中，处理温度为1850～2000℃，压力为100～200MPa，保压时间为2.2～6h；
步骤六，后处理：将步骤五得到的所述处理坯进行矫直整形、机械加工，最终得到所述X射线管用钨铼-钼合金旋转阳极靶材。
2.根据权利要求1所述的靶材，其特征在于，所述钨铼合金层中铼的质量分数为1～10％，余量为钨。
3.根据权利要求1或2所述的靶材，其特征在于，所述钼合金层为Ti-Zr-C-Mo层或Hf-C-Mo层。
4.根据权利要求1所述的靶材，其特征在于，步骤二中，所述钼合金层为Ti-Zr-C-Mo层或Hf-C-Mo层，其中，
所述Ti-Zr-C-Mo层中以质量分数计，Ti：0.40～0.55％，Zr：0.06～0.12％，C：0.01～0.04％，余量为Mo。
5.根据权利要求1所述的靶材，其特征在于，步骤三中，所述压制成型处理的压制压力为100～220MPa，保压时间为0～30s。
6.根据权利要求1所述的靶材，其特征在于，步骤四所述高温烧结处理在真空状态进行时，真空度优于5×10-2Pa，氢气气氛时，压力为微正压即可。
7.根据权利要求1所述的靶材，其特征在于，步骤六所述矫直整形的具体过程是：首先将所述处理坯进行加热保温处理，然后置于模具中进行矫直整形处理。
8.根据权利要求3所述的靶材，其特征在于，所述Ti-Zr-C-Mo层中，以质量分数计，Ti：0.40～0.55％，Zr：0.06～0.12％，C：0.01～0.04％，余量为Mo；所述Hf-C-Mo层中，以质量分数计，Hf：0.8～1.5％，C：0.05～0.12％，余量为Mo。
9.根据权利要求4所述的靶材，其特征在于，所述Ti-Zr-C-Mo层中Ti源为氢化钛，Zr源为氢化锆，C源为碳化钼或者石墨粉，Mo源为钼粉。
10.根据权利要求9所述的靶材，其特征在于，所述钼粉的费氏粒度在2.0～5.0μm，所述氢化钛的粒度为-150～-400目，所述氢化锆的粒度为-150～-400目，所述碳化钼的粒度为-150～-400目，所述钼粉、氢化钛、氢化锆和碳化钼的纯度大于99.5％；所述石墨粉的粒度为-150～-400目，纯度为化学纯；
所述Hf-C-Mo层中，以质量分数计，Hf：0.8～1.5％，C：0.05～0.12％，余量为Mo。
11.根据权利要求10所述的靶材，其特征在于，所述Hf-C-Mo层中，Hf源为碳化铪/氢化铪，C源为Mo2C或者石墨粉，Mo源为钼粉。
12.根据权利要求11所述的靶材，其特征在于，所述钼粉的费氏粒度在2.0～5.0μm，所述碳化铪/氢化铪的粒度为-150～-400目，所述碳化钼粉末或石墨粉，粒度为-150～-400目，所述钼粉、碳化铪/氢化铪、碳化钼粉末的纯度大于99.5％；所述石墨粉的粒度为-150～-400，纯度为化学纯。
13.根据权利要求12所述的靶材，其特征在于，步骤二中所述混合的时间为3～10h。
14.根据权利要求13所述的靶材，其特征在于，所述混合在三维真空混料机中进行，转速为10-30r/min。
15.根据权利要求5所述的靶材，其特征在于，所述成型坯的相对密度为55～65％。
16.根据权利要求6所述的靶材，其特征在于，步骤四所述高温烧结处理中，烧结温度为2000～2350℃，保温时间为3～6h。
17.根据权利要求16所述的靶材，其特征在于，所述烧结坯的相对密度≥90％。
18.根据权利要求7所述的靶材，其特征在于，所述加热保温处理在氢气保护的加热炉内进行，加热温度为1300～1600℃，保温时间为20～60min。
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109306420B (zh) * 2017-11-09 2020-06-02 安泰天龙钨钼科技有限公司 一种高性能钨合金棒材及其制备方法
CN108213440B (zh) * 2017-12-25 2019-12-31 安泰天龙钨钼科技有限公司 一种钼铼合金管材的制备方法
CN108480621A (zh) * 2018-04-26 2018-09-04 航天材料及工艺研究所 一种利用球形铼粉成形铼构件的方法
CN108597975B (zh) * 2018-06-07 2024-06-04 山东广达源照明电器有限公司 用于灯管加工过程中的送料及定位装置
CN109065425B (zh) * 2018-07-06 2020-01-24 健康力（北京）医疗科技有限公司 用于ct球管的阳极靶盘及其制备方法
CN108977777A (zh) * 2018-08-06 2018-12-11 株洲佳邦难熔金属股份有限公司 一种x射线管用钨铼-钼合金层复合阳极靶材及其制备方法
CN108907630B (zh) * 2018-08-14 2020-08-07 合肥工业大学 一种CT机X射线管用W/Mo/石墨复合阳极靶材的制造方法
CN109702191B (zh) * 2018-12-21 2020-10-27 西安瑞福莱钨钼有限公司 一种高精度动平衡旋转阳极靶材的制备方法
CN109590476B (zh) * 2018-12-21 2021-01-15 合肥工业大学 一步法制备高致密度WRe/TZM梯度复合材料的方法
CN110076345B (zh) * 2019-06-18 2020-09-04 合肥工业大学 一种高致密度WRe/TZM梯度异形复合材料的一步SPS制备方法
CN110293223B (zh) * 2019-07-23 2022-03-22 金堆城钼业股份有限公司 一种蝶形钼钨双金属复合旋转靶的制备方法
CN110453127B (zh) * 2019-09-09 2020-07-10 安泰天龙钨钼科技有限公司 一种多元复合强化钼合金及其制备方法
TWI704236B (zh) * 2019-10-24 2020-09-11 光洋應用材料科技股份有限公司 鉬合金靶材及其製法及鉬合金層
CN111020330B (zh) * 2019-12-13 2021-06-01 安泰天龙钨钼科技有限公司 一种钼铼合金型材的制备方法
CN111041317A (zh) * 2019-12-19 2020-04-21 厦门钨业股份有限公司 一种微纳复合增强钨合金材料及其制备方法
CN114381643B (zh) * 2021-12-30 2023-01-31 镇江原轼新型材料有限公司 一种高致密度钨合金丝线及其制备方法
CN114682896A (zh) * 2022-04-13 2022-07-01 安泰天龙钨钼科技有限公司 一种扩散连接制备阳极基体的方法
CN114799460A (zh) * 2022-04-13 2022-07-29 安泰天龙钨钼科技有限公司 一种扩散连接制备多层复合阳极基体的方法
CN114892134B (zh) * 2022-05-23 2024-02-13 安泰天龙钨钼科技有限公司 一种钼合金管靶材及其制备方法和用途
CN114855131A (zh) * 2022-05-23 2022-08-05 安泰天龙(北京)钨钼科技有限公司 一种钼合金靶材制备方法、钼合金靶材和应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1093119A (zh) * 1994-03-17 1994-10-05 冶金工业部钢铁研究总院 钨铼合金电偶丝的制造方法
CN1093828A (zh) * 1993-04-13 1994-10-19 西北有色金属研究院 碟形钼基钨靶的制造方法
CN102041404A (zh) * 2009-10-23 2011-05-04 西安格美金属材料有限公司 低氧tzm合金的制备方法及其应用
CN102041403A (zh) * 2009-10-23 2011-05-04 西安格美金属材料有限公司 低氧mhc合金的制备方法及其应用
CN103329239A (zh) * 2011-01-19 2013-09-25 普兰西欧洲股份公司 旋转式x射线阳极

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7601399B2 (en) * 2007-01-31 2009-10-13 Surface Modification Systems, Inc. High density low pressure plasma sprayed focal tracks for X-ray anodes
DE102012217191A1 (de) * 2012-09-24 2014-03-27 Siemens Aktiengesellschaft Herstellen eines Refraktärmetall-Bauteils

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1093828A (zh) * 1993-04-13 1994-10-19 西北有色金属研究院 碟形钼基钨靶的制造方法
CN1093119A (zh) * 1994-03-17 1994-10-05 冶金工业部钢铁研究总院 钨铼合金电偶丝的制造方法
CN102041404A (zh) * 2009-10-23 2011-05-04 西安格美金属材料有限公司 低氧tzm合金的制备方法及其应用
CN102041403A (zh) * 2009-10-23 2011-05-04 西安格美金属材料有限公司 低氧mhc合金的制备方法及其应用
CN103329239A (zh) * 2011-01-19 2013-09-25 普兰西欧洲股份公司 旋转式x射线阳极

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