CN109536758A - 一种钨镍合金及其制备方法 - Google Patents

一种钨镍合金及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109536758A
CN109536758A CN201811610460.0A CN201811610460A CN109536758A CN 109536758 A CN109536758 A CN 109536758A CN 201811610460 A CN201811610460 A CN 201811610460A CN 109536758 A CN109536758 A CN 109536758A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tungsten nickel
tungsten
preparation
nickel
powder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811610460.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109536758B (zh
Inventor
王铁军
裴燕斌
陈锦
蔡静
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aetna New Mstar Technology Ltd
Original Assignee
Aetna New Mstar Technology Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aetna New Mstar Technology Ltd filed Critical Aetna New Mstar Technology Ltd
Priority to CN201811610460.0A priority Critical patent/CN109536758B/zh
Publication of CN109536758A publication Critical patent/CN109536758A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109536758B publication Critical patent/CN109536758B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/045—Alloys based on refractory metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B22F3/14—Both compacting and sintering simultaneously
    • B22F3/15—Hot isostatic pressing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
    • B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
    • B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/0433—Nickel- or cobalt-based alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C27/00—Alloys based on rhenium or a refractory metal not mentioned in groups C22C14/00 or C22C16/00
    • C22C27/04—Alloys based on tungsten or molybdenum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B22F2003/248—Thermal after-treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明提供一种钨镍合金及其制备方法，该钨镍合金的成分质量百分比为：W：20‑80%，Ni：80‑20%，Ti：0‑3%，Al：0‑4%，Nb：0‑10%，Ta：0‑12%。制备方法依次包括如下步骤：气雾化喷雾制粉、热等静压、热处理。本发明的钨镍合金的制备方法优点在于制备的钨镍合金组织均匀、工艺流程短、可以制备复杂的形状从而节约原料，材料室温抗拉强度达到1000‑2100MPa之间、屈服强度在500‑1500 MPa之间、延伸率在15‑60%之间，本发明所制备的钨镍合金适用于高能射线屏蔽防护、高速动能武器等领域，具有良好的经济效益和社会效益。

Description

一种钨镍合金及其制备方法
技术领域
本发明属于难熔金属材料领域，涉及一种钨镍合金及其制备方法。
背景技术
高速动能武器主要是指穿甲、破甲及钻地弹等，依靠弹体高的密度和动能打击移动或固定目标。最早出现于19世纪60年，主要应用于对付覆盖有装甲的工事和舰艇；第一次世界大战，开始应用于打击对方的坦克等重型装备，一般采用高强钢和碳化钨材料；20世纪70年代，采用钨合金（主要为钨镍铁并添加一定的微量元素）和贫铀合金作为弹芯，可击穿大倾角的装甲和复合装甲。弹芯的动能和弹芯的材料性能决定了对目标的破坏效果，弹芯的硬度必须高，也就是说材料的强度一定要搞，同时要保证良好的韧性以保证发射和碰撞装甲时不易破碎。目前弹芯的主要材料为高强钢、碳化钨、钨合金和贫铀合金：高强钢具有良好的强度和韧性，并且通过调整热处理工艺得到希望的性能，缺点是高强钢的密度低，只有8g/cm3左右，毁伤效果偏弱；碳化钨有较高的密度，可以达到15 g/cm3，其硬度也很高可以达到HRA90以上，缺点是韧性差；钨合金具有高的密度可以达到17 g/cm3以上，通过变形强化+热处理的形式，性能最高可以达到1700MPa，缺点是高的强度需要采用精密锻造机进行大变形量变形得到，缺点成本偏高同时弹芯的尺寸会受到影响；贫铀合金材料弹芯在使用后会造成放射线污染，很多国家已经禁止使用。
钨镍合金由钨镍两种元素组成，通过改变钨的含量，可以得到密度10-16g/cm3的合金，钨元素能够固溶到镍元素中，室温下固溶度最大能达到32%左右，而在1500℃时，固溶度达到38%左右；镍钨固溶体为面心立方结构，具有良好的韧性，一般延伸率在40-60%之间，而随着钨含量的增加，晶格畸变增大、固溶强化效果增加，强度可以达到1100MPa。在970℃以上时，钨含量超过38%以后，合金组织为两相组织：基体相为钨镍固溶体相、强化相为钨相；强化相的作用为阻碍位错移动的质点，从而增强基体的强度，强化相的尺寸和分布决定了强化的效果。合金从高温冷却到室温的过程中，会有中间相Ni4W的形成，Ni4W为硬脆相，通过热处理可以控制此相的析出及析出量，影响材料的强度和韧性。通过控制加入钨颗粒的尺寸和通过调整Ni4W相的析出，在提高密度和强度的同时，保证材料的韧性。所以，钨镍合金拥有高的密度、高的强度和良好的韧性可以作为高度动能武器的弹芯材料。
高能射线主要是指频率高的不可见X射线和γ射线，主要应用在医疗诊断和治疗、安防、科学研究等领域。高能射线对人体有很大的伤害，其屏蔽和防护是其应用主要考虑的问题。一般原子的序数Z值高的重元素具有良好的高能射线屏蔽能力、例如铅、钨和铀等：射线与物质相互作用时，能产生次级带电粒子（主要是电子）和次级光子，通过这些次级带电粒子的电离、激发过程把能量传递给物质。射线并不像带电粒子那样通过多次能量的损失逐渐消耗其能量，而是在一次相互作用过程中就可能损失大部分或全部能量。在0.01-10兆电子伏能量范围内，主要的作用过程是光电效应、康普顿效应和电子对效应，其它作用过程与上述三种过程相比都是次要的。光电效应：能量为hν的光子通过物质时，与原子的某壳层中的一个轨道电子像话作用，把全部能量传递给这个电子，获得能量的电子摆脱原子核的束缚成为自由电子（常成为光电子）发生光电效应的条件为，入射光子的能量必须大于某壳层电子的结合能。K层和L层电子发生光电效应的几率最大。康普顿效应：当具有能量为hν的光子与原子内一个轨道电子相互作用时，光子交给轨道电子部分能量后，其频率发生改变并于入射方向成一定角度散射（康普顿散射光子），获得足够能量的轨道电子与光子入射方向呈一定角度射出（康普顿反冲电子），此种效应称为康普顿效应。电子对效应：在原子核场或原子的电子场中，一个光子转化成一对正、负电子。在原子核场中发生电子对效应时，要求入射光子的能量大于1.02兆电子伏；在原子的电子场中，则要求入射光子的能量大于2.04兆电子伏。根据能量守恒与动量守恒原理，电子对效应发生的必要条件是必须有原子核和壳层电子存在。
射线屏蔽的材料一般为铅、钨及其合金和铀等元素。铅有毒性且环境不友好，现在越来越多的国家已经明确禁止使用铅。铀储量低而且使用受到诸多的限制，价格偏高，一般不用做屏蔽材料。纯钨材料有良好的屏蔽效果，但是由于其硬脆和难于加工的特点，也很大程度限制了其使用。钨的合金主要是钨镍铁系和钨镍铜系，具有良好的屏蔽效果和良好的加工性能，为射线屏蔽的主要材料；但是其在特点场合，例如温湿环境下，耐腐蚀性能较差。而钨镍材料由于其含有钨元素，可以作为屏蔽材料，其中也含有大量的镍，具有良好的耐腐蚀性能，所以可以应用于特殊的射线屏蔽场合。
钨镍合金采用传统的铸造工艺，一般钨的含量只能达到30%左右，如果提高钨的含量，熔化温度升高，偏析加大，铸造出的合金性能低下。即便是30%左右的铸造合金，铸造过程也会出现钨的偏析，后续变形过程中，变形应力大容易造成裂纹等缺陷，成品率低。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种钨镍合金及其制备方法，提高成品率。
为了达到以上目的，本发明采用如下技术方案：一种钨镍合金制备方法，依次包括如下步骤：
（1）粉末的制备：将金属钨、金属镍，或，和其他添加元素以单质或合金形式放入到熔炼炉中熔化，然后气雾化制粉；过筛，得到100目-500目筛下的组织均匀的合金粉末；保证元素在粉末颗粒没有偏析等现象；成本较低，粉末氧含量低；
（2）热等静压：将气雾化所得的合金粉末包套封装抽气后，在热等静压炉中进行高温高压致密化；得到各种形状（棒、管、板或异形件），能连续生产；
（3）热处理：将热等静压烧结后的致密材料进行热处理，通过温度和时间的调节，控制钨镍元素的分布和组织形态，以得到所需的性能。
气雾化将原料加入熔化炉中熔解，加料可以分为一次加料方式和两次加料方式：一次加料是将金属或合金放入到熔化炉中熔解；二次加料是先熔解一部分原料后，再按照比例加入剩余的原料。气雾化制备的钨镍合金粉末，通过高速的气流将合金液流击碎，液滴在下落过程中快速冷却，避免出现偏析。钨镍合金粉经过热等静压烧结，制备得到高致密度的合金，这个过程是在高压和高温（温度远低于熔点）下完成的，这样就保证了合金具有细的晶粒，综合性能比传统铸造方法高；而且晶粒均匀，可以制备异形件，避免后续的变形过程，提高了成品率。采用这样的钨镍合金制备方法，工艺流程短、能耗低、成品率高，并且可以实现高钨含量的合金生产。
上述任一方案优选的是，按质量百分比计，所述钨镍合金中钨含量：20-80%、镍含量：80-20%。
上述任一方案优选的是，按质量百分比计，所述钨镍合金中W：20%，Ni：80%。
上述任一方案优选的是，按质量百分比计，所述钨镍合金中包括W：80%，Ni：20%。
上述任一方案优选的是，所述其他添加元素包括Ta、Nb、Ti、Al中一种或几种。
上述任一方案优选的是，按质量百分比计，所述钨镍合金中钨含量比例20-80%，镍的含量为80-20%，Ti：0-3%，Al：0-4%，Nb：0-10%，Ta：0-12%。
上述任一方案优选的是，按质量百分比计，所述钨镍合金中包括W：30%，Ni：48%，Ta：12%，Nb：10%。
上述任一方案优选的是，按质量百分比计，所述钨镍合金中包括W：61%，Ni：32%，Al：4%，Ti：3%。
上述任一方案优选的是，按质量百分比计，所述钨镍合金中包括W：40%，Ni：47%，Al：1%，Ti：1%，Ta：6%，Nb：5%。
上述任一方案优选的是，步骤（1）中，熔化温度1520-1850℃，保护气体为氮气或氩气，喷雾压力为5-40MPa。示例性地，熔化温度1520℃、1600℃、1700℃、1800℃、1850℃，喷雾压力30MPa、25MPa、20MPa、10MPa。
上述任一方案优选的是，步骤（2）中，热等静压烧结温度为900-1450℃、压制压力为80-200MPa、压制时间为0.5-8h。示例性地，热等静压温度为900℃、1000℃、1100℃、1200℃、1300℃、1400℃、1450℃，压制压力为80MPa、130MPa、150MPa、200MPa，压制时间为0.5h、2h、5h、8h。
上述任一方案优选的是，步骤（3）中，所述热处理是退火后进行淬火处理。
上述任一方案优选的是，步骤（3）中，热处理温度为900-1400℃、保温时间为0.5-8h，示例性地，热处理温度为900℃、1000℃、1100℃、1200℃、1300℃、1400℃，保温时间为0.5h、2h、5h、8h。
上述任一方案优选的是，步骤（3）中，热处理为在900-1400℃均匀化退火淬火后，进行400-850℃、时间为0.5-20h时效处理，示范性地，时效温度为400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、850℃，保温时间为0.5h、5h、10h、20h。
本发明提供过一种钨镍合金，其采用本发明第一方面的钨镍金制备方法制备得到。
本发明与现有技术方案相比具有以下有益效果：
（1）本发明所述一种钨镍合金及其制备方法，采用气雾化制备粉末原料，保证元素均匀分布在粉末颗粒没有偏析等现象；成本较低，粉末氧含量低。（2）本发明采用热等静压-热处理工艺，工序简单，材质均匀，工艺流程短、节约能源、避免了后续坯料变形，提高了成品率，且制备的钨镍合金组织均匀。（3）本发明实现了传统铸造工艺无法制备的高钨含量合金的生产，适合批量化生产，可以制备复杂的形状从而节约原料。钨镍合金室温抗拉强度达到1000-2100MPa之间、屈服强度在500-1500 MPa之间、延伸率在15-60%之间，具有高的强度和韧性、具有良好的X射线和γ射线吸收能力和优良的抗腐蚀性能等特点，可应用于高速动能武器、高能射线屏蔽等领域，具有广泛的应用前景和良好的经济效益及社会效益。
附图说明
图1是按照本发明的钨镍合金制备方法的一优选实施例流程图。
图2是按照本发明的钨镍合金的一优选实施例的微观组织。
图3是按照本发明的钨镍合金的另一优选实施例的微观组织。
具体实施方式
为了更加清楚准确地理解本发明的发明内容，下面结合附图及具体实施例进一步进行说明。
实施例1
本实施例中，提供一种钨镍合金，按质量百分比计，该钨镍合金成份为W：20%，Ni：80%。采用钨镍母合金料加入，采用一次加料方式。
本实施例中的钨镍合金的制备方法如图1所示，依次包括如下步骤：
（1）喷雾制粉步骤：熔炼炉温度为1600℃，喷粉压力为10MPa，保护气氛为氩气，收得粉末过100目筛，-100目粉收得率超过70%；
（2）热等静压步骤：将气雾化所得的合金粉末包套封装抽气后，在热等静压炉中进行高温高压致密化，其中压制温度为1100℃、压制压力为80MPa，压制时间8h；
（3）热处理步骤：将热等静压坯在900℃、保温时间为8h进行均匀退火和淬火处理，400℃时效、保温时间20h，即得钨镍合金。
本实施例中，热等静压步骤中，采用板状包套，得到板状钨镍合金。也可以根据需要，选择棒状、管状或其他形状的包套，以制备出棒、管或异形件。
本实施例制备的钨镍合金中钨相分布均匀，无偏析，相对密度为10.1g/cm3，室温抗拉强度为1000MPa、屈服强度为500MPa、延伸率为60%，0.1MeV γ射线质量衰减系数：0.84cm2/g。
实施例2
本实施例中，提供一种钨镍合金，按质量百分比计，该钨镍合金成份为W：80%，Ni：20%。采用钨和镍单质金属加入，采用一次加料方法。
本实施例中的钨镍合金的制备依次包括如下步骤：
（1）喷雾制粉步骤：气雾化熔化，熔炼炉温度为1850℃，喷粉压力为30MPa，保护气氛为氮气，收得粉末过500目筛，-500目粉收得率超过45%；
（2）热等静压步骤：将气雾化所得的合金粉末包套封装抽气后，在热等静压炉中进行高温高压致密化，其中，压制温度为1450℃、压制压力为200MPa，压制时间为5h；
（3）热处理步骤：将热等静压坯进在1400℃、保温时间5h进行均匀退火和淬火处理，850℃时效、保温时间0.5h，即得钨镍合金。
本实施例制备的钨镍合金中钨相分布均匀，无偏析，本实施例制备的钨镍合金相对密度为16.0g/cm3，室温抗拉强度为1800MPa、屈服强度为1450MPa、延伸率为15%，0.1MeVγ射线质量衰减系数：3.38cm2/g。
实施例3
本实施例中，提供一种钨镍合金，按质量百分比计，该钨镍合金成份为：W：30%，Ni：48%，Ta：12%，Nb：10%。钨镍元素采用钨镍母母合金料加入，其它元素以单质形式加入，采用一次加料方式。
本实施例中的钨镍合金的制备依次包括如下步骤：
（1）喷雾制粉步骤：熔炼炉温度为1700℃，喷粉压力为20MPa，保护气氛为氩气，收得粉末过250目筛，-250目粉收得率超过55%；
（2）热等静压步骤：将气雾化所得的合金粉末包套封装抽气后，在热等静压炉中进行高温高压致密化，其中，压制温度为1200℃、压制压力为130MPa；压制时间为3h；
（3）热处理步骤：将热等静压坯在1000℃、保温时间3h下进行均匀退火和淬火处理，500℃时效、保温时间10h，即得钨镍合金。
本实施例制备的钨镍合金的微观组织如图2所示，从图中可以看出，本实施例提供的钨镍合金的钨相分布均匀，无偏析，本实施例制备的钨镍合金相对密度为11.5g/cm3，室温抗拉强度为1700MPa、屈服强度为900MPa、延伸率为55%，0.1MeV γ射线质量衰减系数：1.49cm2/g。
实施例4
本实施例中，提供一种钨镍合金，按质量百分比计，该钨镍金成份为W：61%，Ni：32%，Al：4%，Ti：3%。其中，各金属元素以单质形式加入，采用一次加料方式。
本实施例中的钨镍合金的制备依次包括如下步骤：
（1）喷雾制粉步骤：气雾化熔化，熔炼炉温度为1520℃，喷粉压力为25MPa，保护气氛为氮气，收得粉末过350目筛，-350目粉收得率超过50%；
（2）热等静压步骤：将气雾化所得的合金粉末包套封装抽气后，在热等静压炉中进行高温高压致密化，其中，压制温度为900℃、压制压力为150MPa；压制时间为8h；
（3）热处理步骤：将热等静压坯在1300℃、保温时间0.5h下进行均匀退火、淬火处理，700℃时效、保温时间5h，即得钨镍合金。
本实施例制备的钨镍合金中钨相分布均匀，无偏析，相对密度为11.8g/cm3，室温抗拉强度为1900MPa、屈服强度为1450MPa、延伸率为15%，0.1MeV γ射线质量衰减系数：2.70cm2/g。
实施例5
本实施例中，提供一种钨镍合金，按质量百分比计，该钨镍合金成份为W：40%，Ni：47%，Al：1%，Ti：1%，Ta：6%，Nb：5%。其中，钨镍元素采用钨镍母合金料加入，其他元素以单质形式加入，采用一次加料方式。
本实施例中的钨镍合金的制备依次包括如下步骤：
（1）喷雾制粉步骤：气雾化熔化，熔炼炉温度为1700℃，喷粉压力为30MPa，保护气氛为氩气，收得粉末过350目筛，-350目粉收得率超过50%；
（2）热等静压步骤：将气雾化所得的合金粉末包套封装抽气后，在热等静压炉中进行高温高压致密化，其中，压制温度为1300℃、压制压力为150MPa、压制时间为0.5h；
（3）热处理步骤：将热等静压坯在1100℃下、保温时间为0.5h下进行均匀退火和淬火处理，600℃时效、保温时间10h，即得钨镍合金。
本实施例制备的钨镍合金中钨相分布均匀，无偏析，相对密度为11.4g/cm3，室温抗拉强度为1600MPa、屈服强度为1100MPa、延伸率为35%，0.1MeV γ射线质量衰减系数：2.02cm2/g。
实施例6
本实施例中，提供一种钨镍合金，按质量百分比计，该钨镍合金成份为W：50%，Ni：50%。采用钨镍母合金料加入，采用一次加料方式。
本实施例中的钨镍合金的制备方法如下：
（1）喷雾制粉步骤：气雾化熔化，熔炼炉温度为1700℃，喷粉压力为30MPa，保护气氛为氮气，收得粉末过350目筛，-350目粉收得率超过50%；
（2）热等静压步骤：将气雾化所得的合金粉末包套封装抽气后，在热等静压炉中进行高温高压致密化，其中，压制温度为1300℃、压制压力为150MPa、压制时间为5h；
（3）热处理步骤：将热等静压坯在1000℃、保温时间为5h下进行均匀退火和淬火处理，600℃时效、保温时间为10h，即得钨镍合金。
本实施例制备的钨镍合金中钨相分布均匀，无偏析，相对密度为12.5g/cm3，室温抗拉强度为1400MPa、屈服强度为900MPa、延伸率为45%，0.1MeV γ射线质量衰减系数：2.12cm2/g。
实施例7
本实施例中，提供一种钨镍合金，按质量百分比计，该钨镍合金成份为W：70%，Ni：30%。采用单质钨和镍加入，采用一次加料方式。
本实施例中的钨镍合金的制备依次包括如下步骤：
（1）喷雾制粉步骤：气雾化熔化，熔炼炉温度为1800℃，喷粉压力为30MPa，保护气氛为氩气，收得粉末过400目筛，-400目粉收得率超过55%；
（2）热等静压步骤：将气雾化所得的合金粉末包套封装抽气后，在热等静压炉中进行高温高压致密化，其中，压制温度为1400℃、压制压力为200MPa、压制时间为0.5h；
（3）热处理步骤：将热等静压坯在1000℃、保温时间为5h下进行均匀退火、淬火处理，800℃时效、保温时间为5h，即得钨镍合金。
本实施例制备的钨镍合金中钨相分布均匀，无偏析，相对密度为12.5g/cm3，室温抗拉强度为2000MPa、屈服强度为1400MPa、延伸率为25%，0.1MeV γ射线质量衰减系数：2.96cm2/g。
实施例8
本实施例中，提供一种钨镍合金，按质量百分比计，该钨镍合金成份为W：40%，Ni：60%。采用钨镍母合金料加入，采用一次加料方式。
如图1所示，本实施例中的钨镍合金的制备依次包括如下步骤：
（1）喷雾制粉步骤：气雾化熔化，熔炼炉温度为1700℃，喷粉压力为10MPa，保护气氛为氩气，收得粉末过200目筛，-200目粉收得率超过65%；
（2）热等静压步骤：将气雾化所得的合金粉末包套封装抽气后，在热等静压炉中进行高温高压致密化，其中，压制温度为1200℃、压制压力为150MPa、压制时间为2h；
（3）热处理步骤：将热等静压坯在900℃、保温时间为8h下进行均匀退火和淬火处理，500℃时效、保温时间为20h，即得钨镍合金。
本实施例制备的钨镍合金中钨相分布均匀，无偏析，相对密度为11.8g/cm3，室温抗拉强度为1500MPa、屈服强度为1000MPa、延伸率为30%，0.1MeV γ射线质量衰减系数：1.69cm2/g。
实施例9
本实施例中，提供一种钨镍合金，按质量百分比计，该钨镍合金成份为W：40%，Ni：60%。采用钨镍母合金料加入，采用一次加料方式。
本实施例中的钨镍合金的制备依次包括如下步骤：
（1）喷雾制粉步骤：气雾化熔化，熔炼炉温度为1700℃，喷粉压力为10MPa，保护气氛为氮气，收得粉末过200目筛，-200目粉收得率超过65%；
（2）热等静压步骤：将气雾化所得的合金粉末包套封装抽气后，在热等静压炉中进行高温高压致密化，其中，压制温度为1100℃、压制压力为150MPa、保温时间为5h；
（3）热处理步骤：将热等静压坯在1200℃、保温时间2h下进行均匀退火和淬火处理，500℃时效、保温时间为20h，即得钨镍合金。
本实施例制备的钨镍合金中钨相分布均匀，无偏析，相对密度为11.8g/cm3，室温抗拉强度为1350MPa、屈服强度为800MPa、延伸率为43%，0.1MeV γ射线质量衰减系数：1.69cm2/g。
实施例10
本实施例中，提供一种钨镍合金，按质量百分比计，该钨镍合金成份为W：80%，Ni：20%。采用二次加料方式，第一次加入钨镍母合金，其完全熔化后第二次加入钨粉。
本实施例中的钨镍合金的制备依次包括如下步骤：
（1）喷雾制粉步骤：气雾化熔化，熔炼炉温度为1850℃，喷粉压力为30MPa，保护气氛为氮气，收得粉末过500目筛，-500目粉收得率超过45%；
（2）热等静压步骤：将气雾化所得的合金粉末包套封装抽气后，在热等静压炉中进行高温高压致密化，其中，压制温度为1450℃、压制压力为200MPa，压制时间为5h；
（3）热处理步骤：将热等静压坯进在1400℃、保温时间5h进行均匀退火和淬火处理，850℃时效、保温时间0.5h，即得钨镍合金。
本实施例制备的钨镍合金微观组织如图3所示，从图中可以看出，本实施例提供的钨镍合金的中钨相分布均匀，无偏析；本实施例的钨镍合金相对密度为16.0g/cm3，室温抗拉强度为2100MPa、屈服强度为1450MPa、延伸率为20%，0.1MeV γ射线质量衰减系数：3.38cm2/g。
实施例10与实施例2对比可知，采用二次加料方式，可有效改善钨镍合金的性能；且实施例10的钨镍合金如采用一次加料方式，得到的钨镍合金中钨相分布均匀度欠佳，说明采用二次加料方式能有效增加合金中的钨含量及钨元素在合金中的形态。
需要说明的是，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种钨镍合金制备方法，依次包括如下步骤：
（1）粉末的制备：将金属钨、金属镍，或，和其他添加元素以单质或合金形式放入到熔炼炉中熔化，然后气雾化制粉；过筛，得到100目-500目筛下的组织均匀的合金粉末；
（2）热等静压：将气雾化所得的合金粉末包套封装抽气后，在一定温度和压力下在热等静压炉中进行致密化；
（3）热处理：将热等静压烧结后的致密材料进行热处理，即得所述钨镍合金。
2.如权利要求1所述的钨镍合金制备方法，其特征在于，所述其他添加元素包括Ta、Nb、Ti、Al中一种或几种。
3.如权利要求2所述的钨镍合金制备方法，其特征在于，按质量百分比计，所述钨镍合金中钨含量比例20-80%，镍的含量为80-20%，Ti：0-3%，Al：0-4%，Nb：0-10%，Ta：0-12%。
4.如权利要求3所述的钨镍合金制备方法，其特征在于，按质量百分比计，所述钨镍合金中包括W：30%，Ni：48%，Ta：12%，Nb：10%。
5.如权利要求3所述的钨镍合金制备方法，其特征在于，按质量百分比计，所述钨镍合金中包括W：61%，Ni：32%，Al：4%，Ti：3%。
6.如权利要求3所述的钨镍合金制备方法，其特征在于，按质量百分比计，所述钨镍合金中包括W：40%，Ni：47%，Al：1%，Ti：1%，Ta：6%，Nb：5%。
7.如权利要求1-6中任一项所述的钨镍合金制备方法，其特征在于，步骤（1）中，熔化温度1520-1850℃，气雾化制粉时保护气体为氮气或氩气，喷雾压力为5-40Mpa；步骤（2）中，热等静压烧结温度为900-1450℃、压制压力为80-200MPa。
8.如权利要求7所述的钨镍合金制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述热处理是退火后进行淬火处理。
9.如权利要求1或8所述的钨镍合金制备方法，其特征在于，步骤（3）中，热处理为在900-1400℃均匀化退火淬火、400-850℃时效。
10.一种钨镍合金，其特征在于，采用权利要求1-9中任一项所述的钨镍金制备方法制备得到。
CN201811610460.0A 2018-12-27 2018-12-27 一种钨镍合金及其制备方法 Active CN109536758B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811610460.0A CN109536758B (zh) 2018-12-27 2018-12-27 一种钨镍合金及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811610460.0A CN109536758B (zh) 2018-12-27 2018-12-27 一种钨镍合金及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109536758A true CN109536758A (zh) 2019-03-29
CN109536758B CN109536758B (zh) 2020-10-30

Family

ID=65857459

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811610460.0A Active CN109536758B (zh) 2018-12-27 2018-12-27 一种钨镍合金及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109536758B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110154083A (zh) * 2019-06-18 2019-08-23 温州中壹技术研究院有限公司 一种可自身转动和保持水平平衡的机械臂
CN111014704A (zh) * 2020-01-03 2020-04-17 东南大学 一种粉末冶金工模具钢的制备方法
CN112501476A (zh) * 2021-01-29 2021-03-16 北京科技大学 超高强韧性高密度合金及其制备方法和应用
CN113020605A (zh) * 2020-12-17 2021-06-25 南京航空航天大学 一种面向激光3d打印专用原位增韧高性能球形钨粉及其制备方法
CN113817944A (zh) * 2021-09-13 2021-12-21 安泰天龙(北京)钨钼科技有限公司 一种高性能钨合金棒材及其制备方法
CN114657431A (zh) * 2022-02-18 2022-06-24 安泰天龙钨钼科技有限公司 一种含能钨合金材料及制备方法
CN118155913A (zh) * 2024-05-11 2024-06-07 湖州金钛导体技术有限公司 高温环境保持高强度高导电的绞线导体及绞线制造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102312132A (zh) * 2011-09-15 2012-01-11 西安理工大学 一种真空烧结制备Ni-W合金的方法
RU2457924C1 (ru) * 2011-06-27 2012-08-10 Открытое акционерное общество "Всероссийский Институт Легких сплавов" (ОАО ВИЛС) Способ получения изделий из сложнолегированных жаропрочных никелевых сплавов
TWI387661B (zh) * 2009-07-22 2013-03-01 China Steel Corp Manufacturing method of nickel alloy target
CN104745880A (zh) * 2015-04-14 2015-07-01 钢铁研究总院 一种高密度动能超高强度钨镍耐热合金及制备方法
CN105088017A (zh) * 2015-09-08 2015-11-25 钢铁研究总院 一种双相高密度可铸锻动能钨镍钴合金及制备方法
CN105239043A (zh) * 2015-10-22 2016-01-13 厦门映日新材料科技有限公司 一种电致变色玻璃钨镍合金靶材及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI387661B (zh) * 2009-07-22 2013-03-01 China Steel Corp Manufacturing method of nickel alloy target
RU2457924C1 (ru) * 2011-06-27 2012-08-10 Открытое акционерное общество "Всероссийский Институт Легких сплавов" (ОАО ВИЛС) Способ получения изделий из сложнолегированных жаропрочных никелевых сплавов
CN102312132A (zh) * 2011-09-15 2012-01-11 西安理工大学 一种真空烧结制备Ni-W合金的方法
CN104745880A (zh) * 2015-04-14 2015-07-01 钢铁研究总院 一种高密度动能超高强度钨镍耐热合金及制备方法
CN105088017A (zh) * 2015-09-08 2015-11-25 钢铁研究总院 一种双相高密度可铸锻动能钨镍钴合金及制备方法
CN105239043A (zh) * 2015-10-22 2016-01-13 厦门映日新材料科技有限公司 一种电致变色玻璃钨镍合金靶材及其制备方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110154083A (zh) * 2019-06-18 2019-08-23 温州中壹技术研究院有限公司 一种可自身转动和保持水平平衡的机械臂
CN111014704A (zh) * 2020-01-03 2020-04-17 东南大学 一种粉末冶金工模具钢的制备方法
CN113020605A (zh) * 2020-12-17 2021-06-25 南京航空航天大学 一种面向激光3d打印专用原位增韧高性能球形钨粉及其制备方法
CN113020605B (zh) * 2020-12-17 2022-07-22 南京航空航天大学 一种面向激光3d打印专用原位增韧高性能球形钨粉及其制备方法
CN112501476A (zh) * 2021-01-29 2021-03-16 北京科技大学 超高强韧性高密度合金及其制备方法和应用
CN113817944A (zh) * 2021-09-13 2021-12-21 安泰天龙(北京)钨钼科技有限公司 一种高性能钨合金棒材及其制备方法
CN114657431A (zh) * 2022-02-18 2022-06-24 安泰天龙钨钼科技有限公司 一种含能钨合金材料及制备方法
CN118155913A (zh) * 2024-05-11 2024-06-07 湖州金钛导体技术有限公司 高温环境保持高强度高导电的绞线导体及绞线制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109536758B (zh) 2020-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109536758A (zh) 一种钨镍合金及其制备方法
CN104862510B (zh) 一种高熵合金颗粒增强铝基复合材料及其制备方法
CN106378459B (zh) 一种高硼不锈钢中子吸收材料及其制备方法
WO2020206724A1 (zh) 激光熔化沉积制造用FeCrCuTiV高熵合金粉末及其制备方法
CN107326333B (zh) 一种多主元合金靶材及其制备方法
Bose¹ et al. A review on alloying in tungsten heavy alloys
Cao et al. Laser metal deposition additive manufacturing of TiC/Inconel 625 nanocomposites: Relation of densification, microstructures and performance
El-Guebaly et al. W-based alloys for advanced divertor designs: Options and environmental impact of state-of-the-art alloys
CN109881048B (zh) 一种高强度高塑性Ni-W-X合金制备方法
CN110396624B (zh) 核屏蔽用富硼镍钨基合金材料及其制备方法
He et al. Preparation and thermal shock characterization of yttrium doped tungsten-potassium alloy
CN114351028B (zh) 一种(FeVCrMn)xTiy低活化高熵合金及其制备方法
Jiao et al. Microstructure evolution and mechanical behavior of Al–Li alloy fabricated by laser melting deposition technique
CN107779708B (zh) 一种高强度超轻镁锂合金及其制备方法
Waseem et al. Tungsten-based composites for nuclear fusion applications
CN113832369B (zh) 增材制造的具有超高屈服强度和高塑性的亚稳态β钛合金
Prince Sharma et al. Magnesium containing high entropy alloys
CN108026620A (zh) 弥散强化型奥氏体系不锈钢钢材、该不锈钢钢材的制造方法和由该不锈钢钢材形成的制造物
CN106435401B (zh) 一种高硼不锈钢合金及其制备方法
CN106947888A (zh) 一种高能射线屏蔽复合材料及其制备方法
CN116288047A (zh) 一种具有优异热加工性的核屏蔽用富钆铁镍基合金材料及其制备方法
CN106498252B (zh) 一种高强度镁‑钕‑锌‑锆‑锂合金及其制备方法
CN104476842B (zh) 一种层状增韧ods钢及其制备方法
CN116121669B (zh) 一种竹笋结构W-Zr基非晶合金复合材料及其制备方法与应用
CN106929732B (zh) 一种U-Mo合金的熔炼制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant