CN111485154A

CN111485154A - 一种屏蔽材料用低烧结温度钨镍铁合金

Info

Publication number: CN111485154A
Application number: CN202010301808.9A
Authority: CN
Inventors: 李重阳; 徐明舟; 李振瑞
Original assignee: Beijing Beiye Functional Materials Corp
Current assignee: Beijing Beiye Functional Materials Corp
Priority date: 2020-04-16
Filing date: 2020-04-16
Publication date: 2020-08-04

Abstract

一种屏蔽材料用低烧结温度钨镍铁合金，属于合金技术领域。合金的成分及重量百分比为：W：91‑98％，Ni：2‑6％，Fe：1‑3％，Ge：0.05‑0.3％，其余为不可避免的杂质。制备方法步骤为，准备高纯钨粉、镍粉、铁粉和锗粉，按质量百分比配好，与直径为2～5mm不锈钢球放入球磨罐中，球磨时间为4～8h；利用等静压机压制，成形压力为200～400MPa；在氩气气氛保护的真空炉中烧结，烧结温度为1000～1250℃，随炉冷却至室温出炉。优点在于，有效降低烧结温度，减小了能耗成本，降低了对设备的要求，并且采用该合金配比，提高了合金的硬度，设备简单，成本低，无污染。

Description

一种屏蔽材料用低烧结温度钨镍铁合金

技术领域

本发明属于合金技术领域，特别涉及一种屏蔽材料用低烧结温度钨镍铁合金。

背景技术

钨镍铁合金是一种以钨为基体(约90～98％)并加入镍、铁、铜或其他组元的合金，比重一般为17.0～18.5g/cm³。这类合金具有良好的塑性和可切削性、良好的导热性和导电性，对γ射线或X射线有极好的吸收能力。具有比重大、强度高、吸收射线能力强、导热系数大、热膨胀系数小的特点以及良好的导电性、可焊性、加工性等。

基于以上特点，钨镍铁合金主要用于制造航空和航天器用的陀螺仪转子、导向装置和减震装置等；机械制造用的压铸模、刀夹、镗杆以及自动手表重锤等；常规武器用的穿甲弹弹芯，电气产品用的铆头和开关触点；此外还用于制造各种防射线的屏蔽部件，如：医用伽马刀，医用CT，γ射线探测器等，而目前医疗上常用的防射线屏蔽材料多为铅合金，但铅合金存在许多弊端，如，熔点低，会产生二次韧致辐射，硬度差，使得屏蔽构件结构性能差，力学强度偏低，而且还具有毒性等诸多缺点，已经无法满足当前用作屏蔽材料的要求。

发明内容

本发明目的在于提供一种屏蔽材料用低烧结温度钨镍铁合金，解决了屏蔽构件结构性能差，力学强度偏低，还具有毒性等问题。

一种屏蔽材料用低烧结温度钨镍铁合金，合金的成分及重量百分比为：W：91-98％，Ni：2-6％，Fe：1-3％，Ge：0.05-0.3％，其余为不可避免的杂质。

所述合金的制备方法，具体步骤及参数如下：

1、备料：所用金属粉末的物理性质为：钨粉的W含量＞99.95％，粒度≤4μm；镍粉的Ni含量＞99.9％，粒度2～4μm；铁粉的Fe含量＞99.7％，粒度2～4μm；锗粉的Ge含量＞99.99％，粒度～500目。

2、配粉：按重量比称取筛选过的钨粉、镍粉、铁粉、锗粉，合金粉末的重量百分比为：W：91-98％，Ni：2-6％，Fe：1-3％，Ge：0.05-0.3％；

3、混粉：在充满氩气气氛的真空手套箱中将称量好的钨粉、镍粉、铁粉、锗粉与直径为2～5mm不锈钢球放入不锈钢球磨罐中，球料比为3～5：1，球磨时间为4～8h；

4、冷等静压压制成型：用乳胶模袋装混合过的合金粉，利用等静压机压制，成形压力为200～400MPa；

5、烧结：在氩气气氛保护的真空炉中烧结，烧结温度为1000～1250℃，烧结时间为60～100min，随炉冷却至室温出炉。

步骤2中，所述合金粉末的重量百分比为：W：93-97％，Ni：3-5％，Fe：2-3％，Ge：0.05-0.15％。

步骤1-2中，所述操作在真空手套箱中进行。

步骤5中，所述烧结温度为1000～1200℃，烧结时间为70～90min。

本发明的优点在于，除基础的钨镍铁粉外，添加了0.05％～0.3％的Ge粉，可以有效降低烧结温度，减小了能耗成本，降低了对设备的要求，此外还大大提高了合金的抗拉强度；并且采用该合金配比，也提高了合金的硬度。称量、配粉、装罐过程均在真空手套箱中进行，可以防止原料粉末的氧化，对提高合金的纯度及密度有益。烧结过程全程采用氩气作为保护气氛，可以避免出现脆性相，提高了合金的力学性能。采用上述制备方法得到的钨镍铁系合金，其性能参数为：密度：18.0g/cm³；抗拉强度：980MPa；硬度：HRC35；综上所述，该低烧结温度钨镍铁合金及制备方法与现有的铅合金屏蔽材料以及传统的钨镍铁合金烧结方法相比，其优点在于防止了粉体氧化，提高了合金密度及力学性能，有效降低了烧结温度，设备简单，成本低，无污染，屏蔽能力强，可广泛用于制造医疗上各种防射线的屏蔽部件。

具体实施方式

一种屏蔽材料用低烧结温度钨镍铁合金，合金的成分及重量百分比为：W：94％，Ni：3.5％，Fe：2.3％，Ge：0.10％，其余为不可避免的杂质。

所述合金的制备方法，具体步骤及参数如下：

1、备料：所用金属粉末的物理性质为：钨粉的W含量为99.99％，粒度3μm；镍粉的Ni含量为99.95％，粒度2μm；铁粉的Fe含量为99.9％，粒度4μm；锗粉的Ge含量为99.999％，粒度400目。

2、配粉：在充满氩气气氛的真空手套箱中按重量比称取筛选过的钨粉、镍粉、铁粉、锗粉，合金粉末的重量百分比为：W：94％，Ni：3.5％，Fe：2.3％，Ge：0.10％；

3、混粉：在充满氩气气氛的真空手套箱中将称量好的钨粉、镍粉、铁粉、锗粉与直径为5mm不锈钢球放入不锈钢球磨罐中，球料比为3：1，然后在GN-2型高能球磨机上进行混料，球磨时间为5h；

4、冷等静压压制成型：待球磨时间结束后，取下不锈钢球磨罐，待罐自身温度降到室温取出合金粉，以免合金粉被氧化，然后采用乳胶模袋装合金粉，利用等静压机在300MPa的压力下进行压制成型；

5、烧结：首先利用氩气对烧结炉进行除气，然后将压制成型的合金粉在氩气气氛保护的真空炉中按设定程序进行烧结，烧结温度1150℃，烧结时间85min，然后随炉冷却至室温出炉。

采用上述制备方法得到的钨镍铁系合金，其性能参数如下：密度：18.0g/cm³；抗拉强度：980MPa；硬度：HRC35。与现有的铅合金屏蔽材料以及传统的钨镍铁合金及其制备方法相比，该方法工艺简单，操作方便，防止了粉体氧化，提高了合金密度及力学性能，降低了烧结温度，设备简单，成本低，无污染。

Claims

1.一种屏蔽材料用低烧结温度钨镍铁合金，其特征在于，合金的成分及重量百分比为：W：91-98％，Ni：2-6％，Fe：1-3％，Ge：0.05-0.3％，其余为不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的合金，其特征在于，所述合金的制备方法，具体步骤及参数如下：

1)备料：所用金属粉末的物理性质为：钨粉的W含量＞99.95％，粒度≤4μm；镍粉的Ni含量＞99.9％，粒度2～4μm；铁粉的Fe含量＞99.7％，粒度2～4μm；锗粉的Ge含量＞99.99％，粒度～500目；

2)配粉：按重量比称取筛选过的钨粉、镍粉、铁粉、锗粉，合金粉末的重量百分比为：W：91-98％，Ni：2-6％，Fe：1-3％，Ge：0.05-0.3％；

3)混粉：在充满氩气气氛的真空手套箱中将称量好的钨粉、镍粉、铁粉、锗粉与直径为2～5mm不锈钢球放入不锈钢球磨罐中，球料比为3～5：1，球磨时间为4～8h；

4)冷等静压压制成型：用乳胶模袋装混合过的合金粉，利用等静压机压制，成形压力为200～400MPa；

5)烧结：在氩气气氛保护的真空炉中烧结，烧结温度为1000～1250℃，烧结时间为60～100min，随炉冷却至室温出炉。

3.根据权利要求2所述的合金，其特征在于，步骤2)中，所述合金粉末的重量百分比为：W：93-97％，Ni：3-5％，Fe：2-3％，Ge：0.05-0.15％。

4.根据权利要求2所述的合金，其特征在于，步骤1)-2)中，所述操作在真空手套箱中进行。

5.根据权利要求2所述的合金，其特征在于，步骤5)中，所述烧结温度为1000～1200℃，烧结时间为70～90min。