CN110000387A - 一种大规格细晶钨棒及其两辊轧制制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大规格细晶钨棒的制备方法及使用其制备的大规格细晶钨棒，所述大规格细晶钨棒的制备方法包括步骤：粉末准备步骤：选取钨粉，进行过筛，得到钨粉末；压制成型步骤：将所述钨粉末进行压制成型，得到钨压坯；烧结步骤：将所述钨压坯进行烧结，得到钨烧结坯；两辊轧制步骤：对所述钨烧结坯进行两辊连续轧制，得到钨棒材；旋锻整形步骤：将所述钨棒材进行清洗打磨，之后进行旋锻整圆，得到纯钨棒；退火步骤：将所述纯钨棒进行退火处理，得到细晶钨棒。本发明大规格细晶钨棒的制备方法具有生产效率高，变形量大、晶粒细化程度高，且人为影响因素少，产品质量稳定波动小等优点。

Description

一种大规格细晶钨棒及其两辊轧制制备方法
技术领域
本发明涉及难熔金属粉末冶金及变形加工技术，具体地涉及一种大规格细晶钨棒及其两辊轧制制备方法。
背景技术
金属钨因具备熔点高、硬度高、密度大、高温强度好、热膨胀系数小、化学性质稳定等一系列优良特性，而被广泛应用于军工、汽车、化工、电子等众多领域。但是，近十年蓬勃发展的半导体行业中飞速的技术革命和产品更新，让普通钨钼材料越来越难以满足其日益苛刻的工业生产需求。例如，大功率离子注入机工作温度可达2000℃以上，离子束喷发时会产生巨大的动能冲击，钨零件必须具备优异的高温强度以维持离子束的喷发方向和组件稳定，并且拥有良好的耐热冲击疲劳磨损性能以保证使用寿命。
Hall-Petch公式表明：晶粒尺寸越小，材料强度越高。相对于普通钨制品，具备均匀细小晶粒的钨棒硬度、刚度、耐磨性和高温抗蠕变性能全面提升，对车铣平磨加工要求进一步降低，产品的高温工作性能和服役寿命更加优异。拥有上述优良特性的细晶钨棒非常适用于生产高端钨离子注入零件。
然而，由于其硬度高、脆性大、不易变形等缺点，细晶钨棒的制备难度较高。传统钨棒多为粉末烧结成型后旋锻加工的生产方式制取，该方法生产效率低，工人劳动强度大，产品质量稳定性差，很难大批量生产高品质细晶钨棒。某些高校及科研机构采用电子束熔炼方法成功制取大晶高纯钨锭，但后续变形细化晶粒的过程十分繁琐复杂，生产及配套设备要求高，成本高昂，也很难在工业化实际生产中获得应用。此外，一些公开专利多采用稀土氧化物掺杂细化钨合金方法制备细晶钨棒，其掺杂制备过程复杂繁琐，易带入碳氧等杂质，产品成本高、难度大，并且生产过程中产生的废液、废气对环境和人体均有一定危害。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足及缺陷，本发明的目的之一在于提供一种大规格细晶钨棒及其两辊轧制制备方法，克服当前制备方法的成本高、效率低、生产过程复杂、产品质量波动大的缺点，解决钨棒晶粒不均匀，细晶难以完全保证的问题。
本发明的目的之二在于提供一种显微组织均匀细小、致密无缺陷的大规格细晶钨棒。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种大规格细晶钨棒的制备方法，包括步骤：
粉末准备步骤：选取钨粉，进行过筛，得到钨粉末；
压制成型步骤：将所述钨粉末进行压制成型，得到钨压坯；
烧结步骤：将所述钨压坯进行烧结，得到钨烧结坯；
两辊轧制步骤：对所述钨烧结坯进行两辊连续轧制，得到钨棒材；
旋锻整形步骤：将所述钨棒材进行清洗打磨，之后进行旋锻整圆，得到纯钨棒；
退火步骤：将所述纯钨棒进行退火处理，得到细晶钨棒。
在上述大规格细晶钨棒的制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述退火步骤后，所述制备方法还包括矫直切段步骤，所述矫直切段步骤为：将所述细晶钨棒在700～900℃进行矫直，然后切段。
在上述大规格细晶钨棒的制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述粉末准备步骤中，所述钨粉为符合GB/T3458-2006国家标准的纯钨粉；优选地，所述钨粉为FW-1型钨粉；优选地，所述钨粉的费氏粒度为2.0～4.0μm，松装密度为4.0～8.0g/cm3，以利于烧结排杂，制得加工性能好的烧结坯，且该范围内的粉价格不高，可保证较低的生产成本；优选地，所述过筛为200目标准筛，以筛除直径大于70μm的团聚大颗粒；优选地，所述直径大于70μm的团聚大颗粒的数量不多于10个。
在上述大规格细晶钨棒的制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述压制成型步骤中，在所述钨粉末进行压制成型前，将所述钨粉末装入专用聚氨酯模具中捣实压平、之后将所述模具密封；优选地，所述压制成型为冷等静压成型；更优选地，所述冷等静压成型的压强为100～200Mpa，保压时间为10-15min。冷等静压后得到的压坯的致密度为理论密度的50-80％。
在上述大规格细晶钨棒的制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述烧结步骤中，所述烧结包括中低温烧结和高温烧结；优选地，所述中低温烧结的温度为800～1600℃(即从800到1600℃连续烧结)，时间为20～30h，以充分扩散排除碳元素等杂质，在本发明的烧结温度下，碳硫等低熔点杂质会被还原或气化挥发，烧结后杂质可被除去；优选地，所述高温烧结的温度为1600～2300℃(即从1600到2300℃连续烧结)，时间为20～25h，以进一步去除杂质并提升烧结密度和强度，进而保证后续轧制变形的加工性能(所述中低温烧结和高温烧结为连续不间断的步骤)；优选地，所述烧结在氢气、氩气或者真空条件下进行；优选地，所述烧结在中频感应加热炉中进行；优选地，所述钨烧结坯的纯度为99.9％以上，密度为18.2～18.6g/cm3。
在上述大规格细晶钨棒的制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述两辊轧制步骤中，先将所述钨烧结坯在保护气氛或者真空条件下下进行中频感应加热处理，之后再进行所述两辊连续轧制；优选地，所述保护气氛为氢气或氩气；优选地，所述加热处理的温度为1600～1700℃，时间为4～8min，由于钼的塑性较钢铁差，如果加热温度不够，轧制变形时会导致棒材开裂；保温时间不够，加热不透，也会导致棒材开裂；优选地，所述两辊连续轧制为：将加热处理后的钨烧结坯连续通过两辊轧机的2～12个机架进行轧制，每道次变形量10～20％(两辊轧机的1个机架进行的一次轧制为一道次)；优选地，总变形量为50％-90％，更优选为75％；道次变形量以及轧制道次的控制可以进一步细化晶粒，起到细晶强化的作用，从而提高钨棒的硬度和强度。优选地，奇数号机架的两轧辊配合辊缝孔型(两轧辊配合形成的孔型)为竖椭圆形，偶数号机架的两轧辊配合辊缝孔型为圆形，该孔型的设计可以防止变形时钨棒转动，变形量合理，防止钨棒某一方向变形过大，导致破碎；优选地，所述两辊连续轧制的轧制速度为0.5-2.5m/s，更优选为1.7m/s(此处的轧制速度是最后一个机架的出口速度，速度过低会导致各机架配合速度不匹配，机架堆料，辊缝堵死；速度过高则会把料抻断)。本申请的变形量是指棒材坯料的横截面变形量；此步骤中高温加热后的变形轧制会使烧结孔闭合，焊合一些孔缺陷，进一步提高致密度；所述两辊轧制为一火轧制，一次完成。
在上述大规格细晶钨棒的制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述旋锻整形步骤中，将所述钨棒材进行清洗之前，将所述钨棒材切段；优选地，所述清洗为将所述钨棒材浸入氢氧化钠与硝酸钾混合熔融物中2～3min，去除表面氧化皮(包括氧化钨和少量轧辊上的铁等)；优选地，所述旋锻整圆为：先将切段清洗后的钨棒材加热至1400～1500℃，再旋锻整圆至直径为16-41mm。
在上述大规格细晶钨棒的制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述退火步骤中，所述退火处理的温度为1100～1200℃，时间为1-1.5h，以消除组织变形应力；若退火处理的温度过高，钨棒会发生再结晶，导致晶粒粗大；温度过低导致变形应力残余，机加工时会产生崩边开裂等；若退火处理的时间过长，钨棒会发生再结晶，时间过短则无法完全去除残余应力。优选地，所述退火在氢气、氩气或者真空中进行。
一种大规格细晶钨棒，所述大规格细晶钨棒为通过采用上述大规格细晶钨棒的制备方法，对钨粉进行制备而得。优选地，所述大规格细晶钨棒是指直径为φ16～41mm。
本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
(1)本发明公开了一种大规格细晶钨棒的制备方法，不同于其他发明中采用稀土氧化物掺杂细化钨合金的机理，本发明仅选用符合国家标准的FW-1型纯钨粉作为生产原料。在获得细晶钨棒的同时，本发明的方法省去了复杂繁琐的掺杂制备过程，克服了掺杂带入碳氧等杂质的缺点，显著地降低了产品成本和生产难度，并有效地避免了掺杂生产对环境和人体的危害。
(2)本发明增加了筛除团聚工序(即过筛)以筛除直径大于70μm的细颗粒聚集团，即保证所用钨粉粒度分布的正态集中，又充分确保了压坯强度和后期烧结排杂效果。
(3)本发明压制成型专用模具为聚氨酯材质，相对于普通聚氯乙烯材料，本发明聚氨酯高分子密封模具具有机械强度高、承压能力强、不易变形、耐磨损等诸多优良特性，其压制坯料均匀紧实、尺寸一致性好、密度和强度更高。
(4)本发明采用冷等静压方法，压强大和持压时间长，压坯密度高、均匀性好。
(5)本发明烧结工艺分为中低温和高温两个烧结阶段，中低温烧结阶段保证碳元素等杂质充分扩散排除；高温烧结阶段进一步去除杂质，并提升烧结密度和强度。本发明方法最大限度的提高了烧结排杂效果，充分保证了烧结坯的质量和变形加工性能。采用该工艺的烧结坯排杂效果和致密化程度明显提升，化学成分纯度可达到99.9％以上，烧结坯密度18.2～18.6g/cm3，明显优于当前行业正常烧结水平。
(6)本发明充分考虑了钨烧结坯韧脆转变温度较高、变形抗力大、脆性和硬度高的缺点特性，采用中频感应高温加热、大功率两辊高速轧制方法制备细晶纯钨棒，轧制速度最高可达2.0-2.5m/s，晶粒度达到ASTM5～11级。并且本发明烧结工艺合理完善，所得烧结坯致密性好、强度高，加工性能好，因此本发明采用直接轧制烧结坯的方法，不需要增加其他专利要求的旋锻开坯工序，生产效率明显提升。
(7)本发明一次性连续通过两辊轧机若干机架，每道次变形量10～20％。奇数号机架竖椭圆形(即椭圆的短径是水平设置的)辊缝孔型与偶数号机架圆形辊缝孔配合使用，可防止变形时钨棒转动及某一方向变形过大导致破碎，充分保证轧制过程中钨棒材各方向的均匀变形及变形量合理。
(8)本发明可通过调整所装载的机架数量，通过两辊轧制步骤后轧制出φ17～φ42mm不同规格的钨棒，单根长度可达到2～6m；通过旋锻整形步骤后钨棒尺寸为φ16～φ41mm。产品尺寸范围大，生产便捷、操作简便、易于批量化生产。
(9)本发明克服了现有制备工艺效率低、生产过程复杂、产品质量波动大等若干缺点与不足，采用本发明工艺制取的钨棒显微组织均匀细小、致密稳定，并且生产设备要求较低，生产效率高，材料利用率高，成本得以显著降低。
(10)本发明制得了尺寸更大加工性能好的钨烧结坯；且引入了常用于钢铁生产的轧制变形设备进行连续轧制，生产效率高，变形量大、晶粒细化程度高，且人为影响因素少，所得产品质量稳定波动小。
附图说明
为更清晰地描述本发明，此处结合附图对本发明进一步说明。其中：
图1为本发明生产流程图；
图2为本发明实施例1所制备的φ26mm细晶钨棒的金相图；
图3为本发明实施例2所制备的φ16mm细晶钨棒的金相图；
图4为本发明实施例3所制备的φ41mm细晶钨棒的金相图。
具体实施方式
为了突出表达本发明的目的、技术方案及优点，下面结合实施例对本发明进一步说明，示例通过本发明的解释方式表述而非限制本发明。
实施例1φ26*1000mm细晶钨棒
1、粉末准备
定制符合GB/T3458-2006国家标准的标准的FW-1型纯钨粉，其费氏粒度为3.0μm，松装密度为6.7g/cm3，并过200目筛以筛除聚团大颗粒后，之后装入专用聚氨酯模具中捣实压平。
2、冷等静压成型
利用冷等静压机进行钨粉的压型处理，工作压强为150MPa，保压10min后缓慢卸压至正常大气压，卸压时间为6min(以免卸压太快卸压过快导致设备损坏和坯料震荡损坏)，随后取出所得的钨棒压坯，其直径为80±2mm。
3、压坯烧结
中频感应炉纯氢气氛下，烧结钨棒压坯。烧结包括中低温烧结和高温烧结；中低温阶段烧结温度800～1600℃，烧结时间为21h；高温阶段烧结温度1600～2300℃，烧结时间为25h(烧结过程具体为：4小时升温至800℃后保温3小时，之后3小时升温至1000℃后保温3小时，接着2小时升温至1200℃后保温2小时，然后2小时升温至1400℃后保温2小时，之后2小时升温至1600℃后保温2小时，接着6小时升温至1800℃后保温3小时，随之5小时升温至2000℃后保温3小时，最后5小时升温至2300℃后保温3小时)。随后，缓慢降至100℃左右开炉取出所得的烧结坯，其直径为60±2mm，长度为500mm，其烧结密度为18.4～18.6g/cm3。
4、两辊轧制
纯氢保护性气氛下，对烧结坯进行中频感应加热至1650℃，保温6min。之后，连续通过两辊轧机8个机架(即进行8道次轧制)，每道次变形量10～20％，所得的轧制棒材直径范围为27±1mm，长度2500mm左右。棒材尺寸均匀，下一步整形更加容易。
5、旋锻整形
将轧制钨棒材切约1m段长后，浸入氢氧化钠+硝酸钾(氢氧化钠：硝酸钾的质量比为1:1)混合熔融物中2min，去除氧化皮并打磨。之后，将轧制钨棒加热至1500℃，接着旋锻变形整圆至φ26mm，得到纯钨棒。
6、退火
在马弗炉中纯氢气气氛下，将φ26mm的纯钨棒加热至1100℃保温1h，消除组织变形应力，得到细晶钨棒。
7、矫直切段
将细晶钨棒加热至800℃，之后利用矫直机矫直细晶钨棒，然后切段。
对所制得的φ26mm钨棒进行测试，参见图2，钨棒边缘与中心晶粒均匀细小，平均晶粒尺寸为20-30μm，晶粒度可达到7.5-8级左右。
钨棒边缘与中心检测密度均大于19.25g/cm3(99.5％理论密度)，致密度高；钨棒硬度高，达到420HV以上；并且纯度达到99.9％以上。
相对传统旋锻加工方法，效率提升明显，轧制速度可达约1.2m/s。
实施例2φ16*1000细晶钨棒
1、粉末准备
定制符合GB/T3458-2006国家标准的标准的FW-1型纯钨粉，其费氏粒度为2.9μm，松装密度为6.5g/cm3，并过200目筛筛除聚团大颗粒后，之后装入专用聚氨酯模具中捣实压平。
2、冷等静压成型
利用冷等静压机进行钨粉的压型处理，工作压强为150MPa,保压10min后缓慢卸压至正常大气压，卸压时间为6min，随后取出钨棒压坯，其直径为80±2mm。
3、压坯烧结
中频感应炉纯氢气氛下，烧结纯钨棒压坯。烧结包括中低温烧结和高温烧结；中低温阶段烧结温度800～1600℃，烧结时间为21h；高温阶段烧结温度1600～2300℃，烧结时间为25h(烧结过程具体为：4小时升温至800℃后保温3小时，之后3小时升温至1000℃后保温3小时，接着2小时升温至1200℃后保温2小时，然后2小时升温至1400℃后保温2小时，之后2小时升温至1600℃后保温2小时，接着6小时升温至1800℃后保温3小时，随之5小时升温至2000℃后保温3小时，最后5小时升温至2300℃后保温3小时)。随后，缓慢降至100℃左右开炉取出烧结坯，其直径为60±2mm，长度为500mm，其烧结密度为18.4～18.5g/cm3。
4、两辊轧制
纯氢保护性气氛下，烧结坯中频感应加热至1650℃，保温6min。连续通过两辊轧机12个机架(即进行12道次轧制)，每道次变形量10～20％，所得的轧制棒材直径范围为17±1mm，长度6000mm左右。
5、旋锻整形
将轧制钨棒材切长约1m段后，浸入氢氧化钠+硝酸钾(氢氧化钠与硝酸钾的质量比为1:1)混合熔融物中2min，去除氧化皮并打磨。之后，将轧制钨棒加热至1500℃，钨棒材旋锻变形整圆至φ16mm，得到纯钨棒。
6、退火
马弗炉纯氢气氛下，φ16mm的纯钨棒加热至1100℃保温1h，消除组织变形应力，得到细晶钨棒。
7、矫直切段
将细晶钨棒加热至800℃，之后利用矫直机矫直细晶钨棒，然后切段。
对所制得的φ16mm钨棒进行测试，参见图3，钨棒边缘与中心晶粒均匀细小，平均晶粒尺寸为10-15μm，晶粒度可达到9-10级左右。
钨棒边缘与中心检测密度均大于19.25g/cm3(99.5％理论密度)，致密度高；钨棒硬度高，达到425HV以上；并且纯度达到99.9％以上。
相对传统旋锻加工方法，效率提升明显，轧制速度可达约2.5m/s。
实施例3φ41*1000细晶钨棒
本实施例除轧制阶段不同于实施例2外，其他工艺步骤均与实施例2相同，本实施例装载机架数为2，轧制温度为1600℃。
对所制得的φ41mm钨棒进行测试，参见图4，钨棒边缘与中心晶粒均匀细小，平均晶粒尺寸为40-50μm，晶粒度可达到5.5-6级左右。
钨棒边缘与中心检测密度均大于19.1g/cm3(98.5％理论密度)，致密度高；钨棒硬度高，达到420HV以上；并且纯度达到99.9％以上，轧制速度可达约0.5m/s。
上述仅为本发明的优选实施方案，并不用于限制本发明。凡在本发明的原则和精神上进行的修改和变型，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种大规格细晶钨棒的制备方法，其特征在于，包括步骤：
粉末准备步骤：选取钨粉，进行过筛，得到钨粉末；
压制成型步骤：将所述钨粉末进行压制成型，得到钨压坯；
烧结步骤：将所述钨压坯进行烧结，得到钨烧结坯；
两辊轧制步骤：对所述钨烧结坯进行两辊连续轧制，得到钨棒材；
旋锻整形步骤：将所述钨棒材进行清洗打磨，之后进行旋锻整圆，得到纯钨棒；
退火步骤：将所述纯钨棒进行退火处理，得到细晶钨棒。
2.根据权利要求1所述的大规格细晶钨棒的制备方法，其特征在于，在所述退火步骤后，所述制备方法还包括矫直切段步骤，所述矫直切段步骤为：将所述细晶钨棒在700～900℃进行矫直，然后切段。
3.根据权利要求1所述的大规格细晶钨棒的制备方法，其特征在于，在所述粉末准备步骤中，所述钨粉为符合GB/T3458-2006国家标准的纯钨粉；优选地，所述钨粉为FW-1型钨粉；优选地，所述钨粉的费氏粒度为2.0～4.0μm，松装密度为4.0～8.0g/cm3；优选地，所述过筛为过200目标准筛，以筛除直径大于70μm的团聚大颗粒；优选地，所述直径大于70μm的团聚大颗粒的数量不多于10个。
4.根据权利要求1所述的大规格细晶钨棒的制备方法，其特征在于，在所述压制成型步骤中，在所述钨粉末进行压制成型前，将所述钨粉末装入专用聚氨酯模具中捣实压平、之后将所述模具密封；优选地，所述压制成型为冷等静压成型；更优选地，所述冷等静压成型的压强为100～200Mpa，保压时间为10～15min。
5.根据权利要求1所述的大规格细晶钨棒的制备方法，其特征在于，在所述烧结步骤中，所述烧结包括中低温烧结和高温烧结；优选地，所述中低温烧结的温度为800～1600℃，时间为20～30h；优选地，所述高温烧结的温度为1600～2300℃，时间为20～25h；优选地，所述烧结在氢气、氩气或者真空条件下进行；优选地，所述烧结在中频感应加热炉中进行；优选地，所述钨烧结坯的纯度为99.9％以上，密度为18.2～18.6g/cm3。
6.根据权利要求1所述的大规格细晶钨棒的制备方法，其特征在于，在所述两辊轧制步骤中，先将所述钨烧结坯在保护气氛或者真空条件下进行中频感应加热处理，之后再进行所述两辊连续轧制；优选地，所述保护气氛为氢气或氩气；优选地，所述加热处理的温度为1600～1700℃，时间为4～8min。
7.根据权利要求6所述的大规格细晶钨棒的制备方法，其特征在于，在所述两辊轧制步骤中，所述两辊连续轧制为：将加热处理后的钨烧结坯连续通过两辊轧机的2～12个机架进行轧制，每道次变形量10～20％；优选地，总变形量为50％-90％，更优选为75％；优选地，奇数号机架的两轧辊配合辊缝孔型为竖椭圆形，偶数号机架的两轧辊配合辊缝孔型为圆形；优选地，所述两辊连续轧制的轧制速度为0.5-2.5m/s；更优选为1.7m/s。
8.根据权利要求1所述的大规格细晶钨棒的制备方法，其特征在于，在所述旋锻整形步骤中，所述清洗为：将所述钨棒材浸入氢氧化钠与硝酸钾混合熔融物中2～3min，去除表面氧化皮；优选地，所述旋锻整圆为：先将清洗后的所述钨棒材加热至1400～1500℃，再旋锻整圆至直径为16～41mm。
9.根据权利要求1所述的大规格细晶钨棒的制备方法，其特征在于，在所述退火步骤中，所述退火处理的温度为1100～1200℃，时间为1～1.5h；优选地，所述退火在氢气、氩气或者真空中进行。
10.一种大规格细晶钨棒，其特征在于，所述大规格细晶钨棒为通过采用权利要求1-9中任一项所述的大规格细晶钨棒的制备方法，对钨粉进行制备而得。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110814338A (zh) * 2019-12-02 2020-02-21 株洲硬质合金集团有限公司 一种复杂形状大型硬质合金耐磨块的制备方法
CN110885945A (zh) * 2019-11-20 2020-03-17 厦门虹鹭钨钼工业有限公司 一种大长径比钨铜棒材的制备方法
CN110903020A (zh) * 2019-11-27 2020-03-24 株洲硬质合金集团有限公司 一种3d玻璃热弯机用均温板及其制备方法和应用
CN111136264A (zh) * 2020-01-14 2020-05-12 西安瑞福莱钨钼有限公司 一种钨棒墩粗生产超厚钨板的方法
CN113263177A (zh) * 2021-04-15 2021-08-17 成都虹波实业股份有限公司 一种改善钨合金棒材大小头的制备方法
CN113427003A (zh) * 2021-06-29 2021-09-24 安泰天龙钨钼科技有限公司 一种大规格钨棒及其制备方法
CN115007864A (zh) * 2022-06-10 2022-09-06 厦门虹鹭钨钼工业有限公司 一种离子注入用纯钨板及其制备方法和应用

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002371301A (ja) * 2001-06-18 2002-12-26 Allied Material Corp タングステン焼結体およびその製造方法
CN101294263A (zh) * 2006-11-08 2008-10-29 中色科技股份有限公司 大单重钼、钨、钛棒和线盘坯
CN101530917A (zh) * 2008-03-11 2009-09-16 上海西普钨钼业制品有限公司 由粉冶纯钨材料构成的不规则零件结构的制造方法
CN102500615A (zh) * 2011-10-21 2012-06-20 厦门虹鹭钨钼工业有限公司 一种制造钨铜合金棒丝材的方法
CN103042389A (zh) * 2013-01-28 2013-04-17 金堆城钼业股份有限公司 一种大单重钼杆的精锻-连轧生产工艺
CN104209532A (zh) * 2014-03-19 2014-12-17 天龙钨钼（天津）有限公司 一种钨铜薄片及其制备方法
CN106906396A (zh) * 2017-03-06 2017-06-30 威海多晶钨钼科技有限公司 一种均匀细晶钨棒材及其制备方法
CN108145157A (zh) * 2017-12-25 2018-06-12 安泰天龙钨钼科技有限公司 一种高性能钼铼合金棒材的制备方法
CN108315624A (zh) * 2018-01-09 2018-07-24 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
CN109047780A (zh) * 2018-08-16 2018-12-21 北京科技大学 一种制备高致密度钨烧结制品的方法
CN109306420A (zh) * 2017-11-09 2019-02-05 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

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002371301A (ja) * 2001-06-18 2002-12-26 Allied Material Corp タングステン焼結体およびその製造方法
CN101294263A (zh) * 2006-11-08 2008-10-29 中色科技股份有限公司 大单重钼、钨、钛棒和线盘坯
CN101530917A (zh) * 2008-03-11 2009-09-16 上海西普钨钼业制品有限公司 由粉冶纯钨材料构成的不规则零件结构的制造方法
CN102500615A (zh) * 2011-10-21 2012-06-20 厦门虹鹭钨钼工业有限公司 一种制造钨铜合金棒丝材的方法
CN103042389A (zh) * 2013-01-28 2013-04-17 金堆城钼业股份有限公司 一种大单重钼杆的精锻-连轧生产工艺
CN104209532A (zh) * 2014-03-19 2014-12-17 天龙钨钼（天津）有限公司 一种钨铜薄片及其制备方法
CN106906396A (zh) * 2017-03-06 2017-06-30 威海多晶钨钼科技有限公司 一种均匀细晶钨棒材及其制备方法
CN109306420A (zh) * 2017-11-09 2019-02-05 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
CN108145157A (zh) * 2017-12-25 2018-06-12 安泰天龙钨钼科技有限公司 一种高性能钼铼合金棒材的制备方法
CN108315624A (zh) * 2018-01-09 2018-07-24 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
CN109047780A (zh) * 2018-08-16 2018-12-21 北京科技大学 一种制备高致密度钨烧结制品的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘强强: "粉末冶金纯钨板轧制工艺的控制与优化", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 *
曲选辉: "《粉末冶金原理与工艺》", 31 May 2013, 冶金工业出版社 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110885945A (zh) * 2019-11-20 2020-03-17 厦门虹鹭钨钼工业有限公司 一种大长径比钨铜棒材的制备方法
CN110903020A (zh) * 2019-11-27 2020-03-24 株洲硬质合金集团有限公司 一种3d玻璃热弯机用均温板及其制备方法和应用
CN110814338A (zh) * 2019-12-02 2020-02-21 株洲硬质合金集团有限公司 一种复杂形状大型硬质合金耐磨块的制备方法
CN111136264A (zh) * 2020-01-14 2020-05-12 西安瑞福莱钨钼有限公司 一种钨棒墩粗生产超厚钨板的方法
CN111136264B (zh) * 2020-01-14 2022-03-15 西安瑞福莱钨钼有限公司 一种钨棒墩粗生产超厚钨板的方法
CN113263177A (zh) * 2021-04-15 2021-08-17 成都虹波实业股份有限公司 一种改善钨合金棒材大小头的制备方法
CN113427003A (zh) * 2021-06-29 2021-09-24 安泰天龙钨钼科技有限公司 一种大规格钨棒及其制备方法
CN115007864A (zh) * 2022-06-10 2022-09-06 厦门虹鹭钨钼工业有限公司 一种离子注入用纯钨板及其制备方法和应用

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