CN111496256B - 一种带有内部通道的钨基高比重合金的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带有内部通道的钨基高比重合金的制备方法，包括以下步骤，A、将低熔点且不与钨合金粉末反应的材料通过3D打印技术打印成内部通道骨架；B、将步骤A打印好的内部通道骨架与混合均匀的高比重金属粉末一同放入到胶套内部；C、将步骤B中的胶套放入到等静压设备中进行压制；D、将步骤C压制好的胚料从胶套中取出，进行真空脱蜡处理；E、脱蜡处理后的胚料放入到钼丝加热炉中，在氢气保护气氛下进行烧结，得到带有内部通道的钨基高比重合金。本发明内部通道骨架成本低，产品烧结后产品性能会更好。

Description

一种带有内部通道的钨基高比重合金的制备方法
技术领域
本发明属于金属成型技术领域，具体涉及为一种带有内部通道的钨基高比重合金的制备方法。
背景技术
钨基高比重合金是以钨为基加入其他元素通过粉末冶金制作而成的合金。具有密度大，强度高，热传导系数高，热膨胀系数小，机械加工性好等特点。被广泛用于航空航天、配重、铸造模具、射线屏蔽等领域。
现有带内部通道的钨基高比重合金的制备方法主要为通过3D打印成型来实现产品内部的通道，但是3D打印钨基高比重合金有下述局限性：一、由于钨合金烧结温度高，所以对3D打印设备的能达到的温度要求高，同时打印过程中往往需要气氛保护来防止材料打印过程中的反应，这就意味着成本居高不下；二、3D打印是通过材料的层层堆叠实现的，所以打印的产品材料性能较差，尤其是材料的强度和韧性较差；三、生产周期长，且不适合批量生产。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种带有内部通道的钨基高比重合金的制备方法，本发明采用低熔点的材料利用3D打印技术制作钨基高比重合金的内部通道骨架，技术成熟、成本低，烧结后产品性能会更好。
本发明解决现有技术存在的问题所采用的技术方案是：
一种带有内部通道的钨基高比重合金的制备方法，包括以下步骤：
A、将低熔点且不与钨合金粉末反应的材料通过3D打印技术打印成内部通道骨架；
B、将步骤A打印好的内部通道骨架与混合均匀的高比重金属粉末一同放入到胶套内部；
C、将步骤B中的胶套放入到等静压设备中进行压制；
D、将步骤C压制好的胚料从胶套中取出，进行真空脱蜡处理；
E、脱蜡处理后的胚料放入到钼丝加热炉中，在氢气保护气氛下进行烧结，得到带有内部通道的钨基高比重合金；
优选的，步骤A中3D打印的材料为腊或PE。
优选的，步骤A中的内部通道骨架外形形状为异形。
优选的，步骤A中的内部通道骨架外形形状呈倒立的“U”型、或“S”型、或“L”型。
优选的，所述的内部通道骨架包括外壳、外壳内部的中心轴以及两端分别与外壳、中心轴固定连接的叶片，中心轴。优选的，所述的叶片与中心轴接触部位设有若干个镂空部，所述的叶片扭转布置。
优选的，内部通道骨架下方固定有支撑板，将内部通道骨架与支撑板一同放入到胶套内部。
优选的，胶套在等静压设备中压制的压力为200～220MPa。
优选的，步骤E中钼丝加热炉的加热温度为1200℃～1400℃。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果：
(1)采用3D打印技术，利用后期加热可消融的蜡或PE材料制作内部通道骨架，制作难度低、成本低、制作周期短。
(2)烧结后得到的带有内部通道的钨基高比重合金因为烧结时内部有通道，气体和热量更容易进入胚料内部，烧结后产品性能更加优越。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明一种带有内部通道的钨基高比重合金的制备方法内部通道骨架外形图，
图2为本发明内部通道骨架去除外壳后内部结构图，
图3为本发明内部通道骨架截面图。
图中：1-外壳、2-中心轴、3-叶片、3a-镂空部、4-支撑板。
具体实施方式
附图为该一种带有内部通道的钨基高比重合金的制备方法的最佳实施例，下面结合附图对本发明进一步详细的说明。
一种带有内部通道的钨基高比重合金的制备方法，包括以下步骤：
将低熔点且不与钨合金粉末反应的材料例如蜡或PE材料，本实施例采用蜡，通过3D打印技术打印成内部通道骨架。由附图1、附图2、附图3所示，内部通道骨架外形形状为异形，本实施例为倒立的“U”型。根据产品的需求，内部通道骨架外形形状也可为其他各类形状，例如“S”型、“L”型等。所述的内部通道骨架包括外壳1、外壳1内部的中心轴2以及若干片两端分别与外壳1、中心轴2固定连接的叶片3。中心轴2轴线与外壳1轴线重合，若干片叶片3均布在中心轴2上。由附图3所示，两片相邻的叶片3之间留有空隙，首先保证了内部通道骨架在压制时径向可压缩，压制后无回弹。同时，气体可在两片相邻的叶片3之间的空隙中流动。所述的叶片3与中心轴2接触部位设有若干个镂空部3a，镂空部3a使得叶片3在轴线方向以及径向方向上都有一定的收缩量，避免内部通道骨架压缩后回弹。由附图2所示，所述的叶片3扭转布置，即单片叶片3围绕中心轴2轴线逐渐旋转，通过这种布置方式来保证轴向和径向能同时压缩。叶片3形状结构能保证在等静压过程中叶面更容易产生形变贴合至中心轴2，减小材料的回弹。另外，叶片3形状可以更大限度的降低材料轴向收缩时的轴向回弹。
内部通道骨架下方固定有支撑板4，将内部通道骨架与支撑板4一同放入到胶套内部，支撑板4起到定位、防止内部通道骨架倾斜的目的。
B、将步骤A打印好的内部通道骨架与混合均匀的高比重金属粉末，一同放入到胶套内部。金属粉末一般为钨、镍、铁，钨、镍、铜，或钨、钼、镍、铁，钨的比例在90％-98％；
C、将步骤B中的胶套放入到等静压设备中进行压制，压制压力为200～220MPa；
D、将步骤C压制好的胚料从胶套中取出，置于真空脱蜡炉内，加热使蜡融化并蒸发，进行真空脱蜡处理；
E、脱蜡处理后的胚料放入到钼丝加热炉中，加热温度为1200℃～1400℃。在氢气保护气氛下进行烧结，得到带有内部通道的钨基高比重合金。烧结过程中氢气会将胚料中的氧气还原，避免氧气与胚料发生氧化反应。因为烧结时胚料内部有通道，气体和热量更容易进入胚料内部，胚料的拉伸强度，屈服强度和延伸率均能提高，尤其提高产品的冲击韧性。还有一点是，通常这种胚料加工后被用于铸造模具，此种内部管道不仅能最大限度的利用模具的形状设计内部通道，另外，由于烧结后的内部通道表面相对粗糙，增大了散热面积，对模具的散热更好。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (6)

1.一种带有内部通道的钨基高比重合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、将低熔点且不与钨合金粉末反应的PE材料通过3D打印技术打印成内部通道骨架；
所述的内部通道骨架包括外壳（1）、外壳（1）内部的中心轴（2）以及若干片两端分别与外壳（1）、中心轴（2）固定连接的叶片（3），中心轴（2）轴线与外壳（1）轴线重合，若干片叶片（3）均布在中心轴（2）上，
所述的叶片（3）与中心轴（2）接触部位设有若干个镂空部（3a），所述的叶片（3）扭转布置；
B、将步骤A打印好的内部通道骨架与混合均匀的高比重金属粉末一同放入到胶套内部；
C、将步骤B中的胶套放入到等静压设备中进行压制；
D、将步骤C压制好的胚料从胶套中取出，进行真空脱蜡处理；
E、脱蜡处理后的胚料放入到钼丝加热炉中，在氢气保护气氛下进行烧结，得到带有内部通道的钨基高比重合金。
2.根据权利要求1所述的一种带有内部通道的钨基高比重合金的制备方法，其特征在于：
步骤A中的内部通道骨架外形形状为异形。
3.根据权利要求2所述的一种带有内部通道的钨基高比重合金的制备方法，其特征在于：
步骤A中的内部通道骨架外形形状呈倒立的“U”型、或“S”型、或“L”型。
4.根据权利要求1所述的一种带有内部通道的钨基高比重合金的制备方法，其特征在于：
内部通道骨架下方固定有支撑板（4），将内部通道骨架与支撑板（4）一同放入到胶套内部。
5.根据权利要求1所述的一种带有内部通道的钨基高比重合金的制备方法，其特征在于：
胶套在等静压设备中压制的压力为200～220MPa。
6.根据权利要求1所述的一种带有内部通道的钨基高比重合金的制备方法，其特征在于：
步骤E中钼丝加热炉的加热温度为1200℃～1400℃。
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