CN111763839A - 一种提高成品率的钽钨合金板加工成型工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高成品率的钽钨合金板加工成型工艺，包括以下步骤，原料混合，将平均粒度为3μm～5μm的钽粉和平均粒度为3μm的钨粉做为原料，然后将两者以一定的所需比例进行混合，然后将混合后的钽分和钨粉放入高能球磨机内进行充分混合，得到混合粉。本发明高能球磨机对钽钨粉进行充分混合，对钽钨坯料进行充分破碎混合，然后通过筛选机对坯料颗粒进行筛选得到质地均匀的坯料颗粒，让钽钨合金板的组织分布更加的均匀，提高钽钨合金板加工成型成品率，同时，热压可让钽钨合金板组织密实，力学性能得到改善，三次冷轧提高了钽钨合金板的屈服点，四次退火步骤，消除钽钨合金板残余应力，避免钽钨合金板在日后切割中出现变形和裂纹。

Description

一种提高成品率的钽钨合金板加工成型工艺
技术领域
本发明涉及钽钨合金技术领域，尤其涉及一种提高成品率的钽钨合金板加工成型工艺。
背景技术
钽钨合金是一种以钽为基体，添加一定量钨元素形成的合金。虽然钽和钨两者可无限固溶，但当钨含量超过12at％-14at％合金的塑性将显著降低，当钨含量较低时，钽钨合金既保持了纯钽的低温塑性，又具有较高的强度、抗氧化及耐蚀能力，因此较低钨含量的钽钨合金广泛应用于航空、航天、化工、核工业等领域。
钽钨合金坯料的制备通常需要经历混料、压坯、烧结、熔炼等几个过程，但是目前钽生产的钽钨合金板材组织不均匀，合金的晶粒较大，力学性能较差，导致其成品率较低。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种提高成品率的钽钨合金板加工成型工艺。
本发明提出的一种提高成品率的钽钨合金板加工成型工艺，包括以下步骤：
S1:原料混合，将平均粒度为3μm～5μm的钽粉和平均粒度为3μm的钨粉做为原料，然后将两者以一定的所需比例进行混合，然后将混合后的钽分和钨粉放入高能球磨机内进行充分混合，得到混合粉；
S2:压坯，将混合粉放置于油压机上进行压制，压制的压力为300MPa～450MPa，得到坯料；
S3：坯料破碎，将坯料再次放入高能球磨机内进行粉碎，得到坯料颗粒；
S4：坯料筛选，将坯料颗粒放入筛选机内进行筛选，得到质地均的坯料颗粒；
S5:电弧熔炼，将坯料颗粒放入电弧熔炼炉坩埚内，抽真空至炉膛内压力低于0.003Pa后停止抽真空，充入高纯氩气至0.05MPa后抽真空，以上抽真空步骤重复三次后进行熔炼得到钽钨合金坯料；
S6：锻造型轧，将钽钨合金坯料进行热轧，真空退火后再进行三次冷轧成型，得到钽钨合金板。
优选的，所述S1中粉体混合条件如下：将比例为1：3～1:9的混合粉放入高能球磨进行混合，且球磨介质为自制为钽球，在真空度不大于0.1Pa，转速为150r/min～400r/min的条件下高能球磨2h～3h。
优选的，所述S3中破碎条件如下，将比例为1：3～1:9的坯料放入高能球磨进行破碎，且球磨介质为自制为钽球，在真空度不大于0.1Pa，转速为200r/min～500r/min的条件下高能球磨2h～3h。
优选的，所述S5中电弧熔炼的步骤如下，熔炼电流400A～500A，熔炼时间4min～6min，熔炼次数3～4次，每熔炼一次后将坯料进行翻转。
优选的，所述S6中锻造步骤如下，将熔炼好的坯料取出进行初步热压，通过油压机将坯料压制成中厚度的板坯，然后在温度为1250～1400℃的真空条件下进行退火，其保温时间为80～120min，退火结束后，进行三次冷轧。
优选的，所述S6中在压油机进行第一次冷轧后，同时进行第二次真空退火工作，温度为1300～1450℃，保温时间为90～130min，第二次冷轧后，进行第三真空退火，温度为1300～1500℃，保温时间为90～140min，第三次冷轧后，进行第四次真空退火，温度为1400～1550℃，保温时间为100～150min。
优选的，所述冷轧前需要对板坯进行表面处理，且包面处理包括铣削、磨削、打磨，所述真空退火处理前都需要对板材进行碱洗，碱洗完毕后用水进行冲洗。
本发明的有益效果：
本发明通过对高能球磨机对钽钨粉进行充分混合，对钽钨坯料进行充分破碎混合，然后通过筛选机对坯料颗粒进行筛选得到质地均匀的坯料颗粒，让钽钨合金板的组织分布更加的均匀，提高钽钨合金板加工成型成品率，同时，热压可让钽钨合金板组织密实，力学性能得到改善，三次冷轧提高了钽钨合金板的屈服点，四次退火步骤，消除钽钨合金板残余应力，避免钽钨合金板在日后切割中出现变形和裂纹。
附图说明
图1为本发明提出的一种提高成品率的钽钨合金板加工成型工艺的流程结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1，一种提高成品率的钽钨合金板加工成型工艺，包括以下步骤：
S1:原料混合，将平均粒度为3μm～5μm的钽粉和平均粒度为3μm的钨粉做为原料，然后将两者以一定的所需比例进行混合，然后混合后的钽分和钨粉放入高能球磨机内进行充分混合，得到混合粉；
S2:压坯，将混合粉放置于油压机上进行压制，压制的压力为300MPa～450MPa，得到坯料，所述S1中粉体混合条件如下：将比例为1：3～1:9的混合粉放入高能球磨进行混合，且球磨介质为自制为钽球，在真空度不大于0.1Pa，转速为150r/min～400r/min的条件下高能球磨2h～3h；
S3：坯料破碎，将坯料再次放入高能球磨机内进行粉碎，得到坯料颗粒，所述S3中破碎条件如下，将比例为1：3～1:9的坯料放入高能球磨进行破碎，且球磨介质为自制为钽球，在真空度不大于0.1Pa，转速为200r/min～500r/min的条件下高能球磨2h～3h；
S4：坯料筛选，将坯料颗粒放入筛选机内进行筛选，得到质地均的坯料颗粒；
S5:电弧熔炼，将坯料颗粒放入电弧熔炼炉坩埚内，抽真空至炉膛内压力低于0.003Pa后停止抽真空，充入高纯氩气至0.05MPa后抽真空，以上抽真空步骤重复三次后进行熔炼得到钽钨合金坯料，所述S5中电弧熔炼的步骤如下，熔炼电流400A～500A，熔炼时间4min～6min，熔炼次数3～4次，每熔炼一次后将坯料进行翻转，所述S5中电弧熔炼的步骤如下，熔炼电流400A～500A，熔炼时间4min～6min，熔炼次数3～4次，每熔炼一次后将坯料进行翻转；
S6：锻造型轧，将钽钨合金坯料进行热轧，真空退火后再进行三次冷轧成型，得到钽钨合金板，所述S6中锻造步骤如下，将熔炼好的坯料取出进行初步热压，通过油压机将坯料压制成中厚度的板坯，然后在温度为1250～1400℃的真空条件下进行退火，其保温时间为80～120min，退火结束后，进行三次冷轧，所述S6中在压油机进行第一次冷轧后，同时进行第二次真空退火工作，温度为1300～1450℃，保温时间为90～130min，第二次冷轧后，进行第三真空退火，温度为1300～1500℃，保温时间为90～140min，第三次冷轧后，进行第四次真空退火，温度为1400～1550℃，保温时间为100～150min，所述冷轧前需要对板坯进行表面处理，且包面处理包括铣削、磨削、打磨，所述真空退火处理前都需要对板材进行碱洗，碱洗完毕后用水进行冲洗。
实施例1，将平均粒度为3μm的钽粉和平均粒度为3μm的钨粉做为原料，然后将两者以1：3比例进行混合，然后混合后的钽分和钨粉放入高能球磨机内，其球磨介质为自制为钽球，并在真空度不大于0.1Pa，转速为150r/min的条件下高能球磨2h混合，得到混合粉，然后将混合粉放置于油压机上进行压制，压制的压力为300MPa，得到坯料，然后将坯料再次放入高能球磨机内，并在真空度不大于0.1Pa，转速为200r/min的条件下高能球磨2h，得到坯料颗粒，然后将坯料颗粒放入筛选机内进行筛选，得到质地均的坯料颗粒，将坯料颗粒放入电弧熔炼炉坩埚内，抽真空至炉膛内压力低于0.003Pa后停止抽真空，充入高纯氩气至0.05MPa后抽真空，熔炼电流400A，熔炼时间4min，熔炼次数3～4次，每熔炼一次后将坯料进行翻转，熔炼完毕后，将熔炼好的坯料取出进行初步热压，通过油压机将坯料压制成中厚度的板坯，然后在温度为1250℃的真空条件下进行退火，其保温时间为80min，退火结束后，进行三次冷轧，第一次冷轧后，进行第二次真空退火工作，温度为1300℃，保温时间为90min，第二次冷轧后，进行第三真空退火，温度为1300℃，保温时间为90min，第三次冷轧后，进行第四次真空退火，温度为1400℃，保温时间为100min，所述冷轧前需要对板坯进行表面处理，且包面处理包括铣削、磨削、打磨，所述真空退火处理前都需要对板材进行碱洗，碱洗完毕后用水进行冲洗，最终得到钽钨合金板材。
将本实施例得到的钽钨合金丝材进行金相和力学性能检验，结果表明：晶粒度为23um，维氏硬度120HV1，抗拉强度363Mpa，屈服强度260Mpa，延伸率48％。
实施例2，将平均粒度为4μm的钽粉和平均粒度为3μm的钨粉做为原料，然后将两者以1：6比例进行混合，然后混合后的钽分和钨粉放入高能球磨机内，其球磨介质为自制为钽球，并在真空度不大于0.1Pa，转速为275r/min的条件下高能球磨1.5h混合，得到混合粉，然后将混合粉放置于油压机上进行压制，压制的压力为400MPa，得到坯料，然后将坯料再次放入高能球磨机内，并在真空度不大于0.1Pa，转速为350r/min的条件下高能球磨2.5h，得到坯料颗粒，然后将坯料颗粒放入筛选机内进行筛选，得到质地均的坯料颗粒，将坯料颗粒放入电弧熔炼炉坩埚内，抽真空至炉膛内压力低于0.003Pa后停止抽真空，充入高纯氩气至0.05MPa后抽真空，熔炼电流450A，熔炼时间5min，熔炼次数3～4次，每熔炼一次后将坯料进行翻转，熔炼完毕后，将熔炼好的坯料取出进行初步热压，通过油压机将坯料压制成中厚度的板坯，然后在温度为1325℃的真空条件下进行退火，其保温时间为100min，退火结束后，进行三次冷轧，第一次冷轧后，进行第二次真空退火工作，温度为1375℃，保温时间为110min，第二次冷轧后，进行第三真空退火，温度为1400℃，保温时间为120min，第三次冷轧后，进行第四次真空退火，温度为1475℃，保温时间为125min，所述冷轧前需要对板坯进行表面处理，且包面处理包括铣削、磨削、打磨，所述真空退火处理前都需要对板材进行碱洗，碱洗完毕后用水进行冲洗，最终得到钽钨合金板材。
将本实施例得到的钽钨合金丝材进行金相和力学性能检验，结果表明：晶粒度为34um，维氏硬度115HV1，抗拉强度340Mpa，屈服强度243Mpa，延伸率53％。
实施例3，将平均粒度为5μm的钽粉和平均粒度为3μm的钨粉做为原料，然后将两者以1：9比例进行混合，然后混合后的钽分和钨粉放入高能球磨机内，其球磨介质为自制为钽球，并在真空度不大于0.1Pa，转速为400r/min的条件下高能球磨3h混合，得到混合粉，然后将混合粉放置于油压机上进行压制，压制的压力为450MPa，得到坯料，然后将坯料再次放入高能球磨机内，并在真空度不大于0.1Pa，转速为500r/min的条件下高能球磨3h，得到坯料颗粒，然后将坯料颗粒放入筛选机内进行筛选，得到质地均的坯料颗粒，将坯料颗粒放入电弧熔炼炉坩埚内，抽真空至炉膛内压力低于0.003Pa后停止抽真空，充入高纯氩气至0.05MPa后抽真空，熔炼电流500A，熔炼时间6min，熔炼次数3～4次，每熔炼一次后将坯料进行翻转，熔炼完毕后，将熔炼好的坯料取出进行初步热压，通过油压机将坯料压制成中厚度的板坯，然后在温度为1400℃的真空条件下进行退火，其保温时间为120min，退火结束后，进行三次冷轧，第一次冷轧后，进行第二次真空退火工作，温度为1450℃，保温时间为130min，第二次冷轧后，进行第三真空退火，温度为1500℃，保温时间为140min，第三次冷轧后，进行第四次真空退火，温度为1550℃，保温时间为150min，所述冷轧前需要对板坯进行表面处理，且包面处理包括铣削、磨削、打磨，所述真空退火处理前都需要对板材进行碱洗，碱洗完毕后用水进行冲洗，最终得到钽钨合金板材。
本实施例得到的钽钨合金丝材进行金相和力学性能检验，结果表明：晶粒度为26um，维氏硬度150HV1，抗拉强度400Mpa，屈服强度345Mpa，延伸率53％。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种提高成品率的钽钨合金板加工成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1:原料混合，将平均粒度为3μm～5μm的钽粉和平均粒度为3μm的钨粉做为原料，然后将两者以一定的所需比例进行混合，然后将混合后的钽分和钨粉放入高能球磨机内进行充分混合，得到混合粉；
S2:压坯，将混合粉放置于油压机上进行压制，压制的压力为300MPa～450MPa，得到坯料；
S3：坯料破碎，将坯料再次放入高能球磨机内进行粉碎，得到坯料颗粒；
S4：坯料筛选，将坯料颗粒放入筛选机内进行筛选，得到质地均的坯料颗粒；
S5:电弧熔炼，将坯料颗粒放入电弧熔炼炉坩埚内，抽真空至炉膛内压力低于0.003Pa后停止抽真空，充入高纯氩气至0.05MPa后抽真空，以上抽真空步骤重复三次后进行熔炼得到钽钨合金坯料；
S6：锻造型轧，将钽钨合金坯料进行热轧，真空退火后再进行三次冷轧成型，得到钽钨合金板。
2.根据权利要求1所述的一种提高成品率的钽钨合金板加工成型工艺，其特征在于，所述S1中粉体混合条件如下：将比例为1：3～1:9的混合粉放入高能球磨进行混合，且球磨介质为自制为钽球，在真空度不大于0.1Pa，转速为150r/min～400r/min的条件下高能球磨2h～3h。
3.根据权利要求1所述的一种提高成品率的钽钨合金板加工成型工艺，其特征在于，所述S3中破碎条件如下，将比例为1：3～1:9的坯料放入高能球磨进行破碎，且球磨介质为自制为钽球，在真空度不大于0.1Pa，转速为200r/min～500r/min的条件下高能球磨2h～3h。
4.根据权利要求1所述的一种提高成品率的钽钨合金板加工成型工艺，其特征在于，所述S5中电弧熔炼的步骤如下，熔炼电流400A～500A，熔炼时间4min～6min，熔炼次数3～4次，每熔炼一次后将坯料进行翻转。
5.根据权利要求1所述的一种提高成品率的钽钨合金板加工成型工艺，其特征在于，所述S6中锻造步骤如下，将熔炼好的坯料取出进行初步热压，通过油压机将坯料压制成中厚度的板坯，然后在温度为1250～1400℃的真空条件下进行退火，其保温时间为80～120min，退火结束后，进行三次冷轧。
6.根据权利要求1所述的一种提高成品率的钽钨合金板加工成型工艺，其特征在于，所述S6中在压油机进行第一次冷轧后，同时进行第二次真空退火工作，温度为1300～1450℃，保温时间为90～130min，第二次冷轧后，进行第三真空退火，温度为1300～1500℃，保温时间为90～140min，第三次冷轧后，进行第四次真空退火，温度为1400～1550℃，保温时间为100～150min。
7.根据权利要求1所述的一种提高成品率的钽钨合金板加工成型工艺，其特征在于，所述冷轧前需要对板坯进行表面处理，且包面处理包括铣削、磨削、打磨，所述真空退火处理前都需要对板材进行碱洗，碱洗完毕后用水进行冲洗。
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