CN112501465A - 一种高热稳定性纳米钨合金制备方法 - Google Patents
一种高热稳定性纳米钨合金制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及钨合金制备技术领域,公开了一种高热稳定性纳米钨合金制备方法,包括:将预设比例的物料放入行星高能球磨机中进行高能球磨以及酒精湿磨;物料包括钨粉、镍粉、铁粉以及稀土Y2O3;将球磨后的物料在真空下进行干燥,并进行过筛出纳米粉末;将混合均匀的纳米粉末装入胶膜中,并进行130MPa等静压成型;通过将成型后的压坯放置于压力炉中进行烧结;压坯的烧结温度为1200‑1350℃,烧结时间为30‑120min,烧结压力为0‑6MPa;对烧结后的钨合金进行旋锻强化处理,以获取高热稳定性纳米钨合金。本发明制备的纳米钨合金具有较好的高温稳定性,晶粒尺寸可达0.5微米,抗拉强度大幅提升,更好的满足军工需求。
Description
技术领域
本发明涉及钨合金制备技术领域,尤其涉及一种高热稳定性纳米钨合金制备方法。
背景技术
钨合金具有高比重、高强度、高韧性等一系列优异的力学性能,常应用于穿甲弹材料、防辐射屏蔽材料、陀螺转子、火箭喷管、发热体等。由于钨合金的应用领域不断扩大,钨合金的需求量不断增加,特别是性能更高的细晶高强韧钨合金。W-Ni-Fe高比重合金具有很好的延性,可以进行轧制、旋锻、锻造加工等大形变强化处理,制备出强度更高的高比重钨合金材料,更好的满足军工等方面的需求。
因此,如何提供一种高热稳定性纳米钨合金制备方法成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于如何提供一种高热稳定性纳米钨合金制备方法。
为此,根据第一方面,本发明实施例公开了一种高热稳定性纳米钨合金制备方法,包括:将预设比例的物料放入行星高能球磨机中进行高能球磨以及酒精湿磨;所述物料包括钨粉、镍粉、铁粉以及稀土Y2O3;将球磨后的所述物料在真空下进行干燥,并进行过筛出纳米粉末;将混合均匀的纳米粉末装入胶膜中,并进行130MPa等静压成型;通过将成型后的压坯放置于压力炉中进行烧结;压坯的烧结温度为1200-1350℃,烧结时间为30-120min,烧结压力为0-6MPa;对烧结后的钨合金进行旋锻强化处理,以获取高热稳定性纳米钨合金。
可选地,所述物料的比例为:钨粉质量配比为90%-97%,镍粉质量配比为2%-7%,铁粉质量配比为1%-6%与稀土Y2O3质量配比为0.1%-3%。
可选地,所述物料的混料时间为6-24h,所述行星高能球磨机的球磨转速为200-350r/min。
可选地,所述物料的干燥时间为6h。
可选地,所述烧结炉在0-800℃内通氢还原,超过800℃后加压烧结。
可选地,所述旋锻强化处理的旋锻温度为500-800℃,道次变形量为5-20%,进料速度为1-10mm/min。
本发明具有以下有益效果:本发明实施例公开的一种高热稳定性纳米钨合金制备方法,通过将预设比例的物料放入行星高能球磨机中进行高能球磨以及酒精湿磨;所述物料包括钨粉、镍粉、铁粉以及稀土Y2O3;将球磨后的所述物料在真空下进行干燥,并进行过筛出纳米粉末;将混合均匀的纳米粉末装入胶膜中,并进行130MPa等静压成型;通过将成型后的压坯放置于压力炉中进行烧结;对烧结后的钨合金进行旋锻强化处理,以获取高热稳定性纳米钨合金。与现有技术相比,制备的纳米钨合金具有较好的高温稳定性,晶粒尺寸可达0.5微米,抗拉强度大幅提升,更好的满足军工需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实施例公开的一种高热稳定性纳米钨合金制备方法的流程示意图;
图2是本实施例公开的一种高热稳定性纳米钨合金制备方法中未变形处理的应用示意图;
图3是本实施例公开的一种高热稳定性纳米钨合金制备方法的应用示意图;
图4是本实施例公开的另一种高热稳定性纳米钨合金制备方法中未变形处理的应用示意图;
图5是本实施例公开的另一种高热稳定性纳米钨合金制备方法的应用示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,还可以是两个元件内部的连通,可以是无线连接,也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本发明实施例公开了一种高热稳定性纳米钨合金制备方法,如图1所示,包括:
步骤S101,将预设比例的物料放入行星高能球磨机中进行高能球磨以及酒精湿磨;物料包括钨粉、镍粉、铁粉以及稀土Y2O3;
步骤S102,将球磨后的物料在真空下进行干燥,并进行过筛出纳米粉末;
步骤S103,将混合均匀的纳米粉末装入胶膜中,并进行130MPa等静压成型;
步骤S104,通过将成型后的压坯放置于压力炉中进行烧结;压坯的烧结温度为1200-1350℃,烧结时间为30-120min,烧结压力为0-6MPa;
步骤S105,对烧结后的钨合金进行旋锻强化处理,以获取高热稳定性纳米钨合金。
需要说明的是,本发明实施例公开的一种高热稳定性纳米钨合金制备方法,通过将预设比例的物料放入行星高能球磨机中进行高能球磨以及酒精湿磨;所述物料包括钨粉、镍粉、铁粉以及稀土Y2O3;将球磨后的所述物料在真空下进行干燥,并进行过筛出纳米粉末;将混合均匀的纳米粉末装入胶膜中,并进行130MPa等静压成型;通过将成型后的压坯放置于压力炉中进行烧结;对烧结后的钨合金进行旋锻强化处理,以获取高热稳定性纳米钨合金。与现有技术相比,制备的纳米钨合金具有较好的高温稳定性,晶粒尺寸可达0.5微米,抗拉强度大幅提升,更好的满足军工需求。
在具体实施过程中,物料的比例为:钨粉质量配比为90%-97%,镍粉质量配比为2%-7%,铁粉质量配比为1%-6%与稀土Y2O3质量配比为0.1%-3%。
在具体实施过程中,物料的混料时间为6-24h,行星高能球磨机的球磨转速为200-350r/min。
在具体实施过程中,物料的干燥时间为6h。
在具体实施过程中,烧结炉在0-800℃内通氢还原,超过800℃后加压烧结。
在具体实施过程中,旋锻强化处理的旋锻温度为500-800℃,道次变形量为5-20%,进料速度为1-10mm/min。
需要说明的是,稀土Y2O3能够很好地细化W晶粒,并随着Y2O3添加量的增加,晶粒细化效果越明显。Y2O3均匀分布在晶界处,降低晶界迁移速度,所制备的纳米钨合金具有较好的高温稳定性,高温下力学性能和高应变速率下的力学性能都有很大提高。研究表明,通过细化钨晶粒,其动态机械性能会发生重大转变,韧脆转变温度降低,当晶粒尺寸小于等于一定尺寸时,会出现形成动态剪切带的不稳定动态压缩塑性变形行为,特别是局部化绝热剪切变形性能,具有与贫铀材料相似的“自锐化”效应。通过旋锻将所制备的细晶钨合金大变形强化处理,所制备的材料晶粒尺寸可达0.5微米,抗拉强度大幅提升,更好的满足军工等方面的需求。
工作原理:本发明实施例公开的一种高热稳定性纳米钨合金制备方法,通过将预设比例的物料放入行星高能球磨机中进行高能球磨以及酒精湿磨;所述物料包括钨粉、镍粉、铁粉以及稀土Y2O3;将球磨后的所述物料在真空下进行干燥,并进行过筛出纳米粉末;将混合均匀的纳米粉末装入胶膜中,并进行130MPa等静压成型;通过将成型后的压坯放置于压力炉中进行烧结;对烧结后的钨合金进行旋锻强化处理,以获取高热稳定性纳米钨合金。与现有技术相比,制备的纳米钨合金具有较好的高温稳定性,晶粒尺寸可达0.5微米,抗拉强度大幅提升,更好的满足军工需求。
图2是本实施例公开的一种高热稳定性纳米钨合金制备方法中未变形处理的应用示意图;图3是本实施例公开的一种高热稳定性纳米钨合金制备方法的应用示意图;图4是本实施例公开的另一种高热稳定性纳米钨合金制备方法中未变形处理的应用示意图;图5是本实施例公开的另一种高热稳定性纳米钨合金制备方法的应用示意图。
如图2所示,钨粉在混合粉中所占含量为95%,镍粉在混合粉中所占含量3.5%,铁粉在混合粉中所占含量为1.5%,烧结炉的烧结温度为1200℃,烧结时间为1h,在0~800℃内通氢气,800~1200℃时进行真空烧结,1200℃加压6MPa烧结。所得的钨合金相对密度为94.2%,硬度为43~45.5,晶粒尺寸为2.0~4.5μm。
如图3所示,钨粉在混合粉中所占含量为95%,镍粉在混合粉中所占含量3.5%,铁粉在混合粉中所占含量为1.5%,烧结炉的烧结温度为1200℃,烧结时间为1h,在0~800℃内通氢气,800~1200℃时进行真空烧结,1200℃加压6MPa烧结。旋锻变形量为75%,变形后晶粒长径比为(7-10):1,垂直变形方向晶粒尺寸0.4-0.8μm。
如图4所示,钨粉在混合粉中所占含量为97%,镍粉在混合粉中所占含量2.1%,铁粉在混合粉中所占含量为0.9%,烧结炉的烧结温度为1200℃,烧结时间为1h,在0~800℃内通氢气,800~1250℃时进行真空烧结,1250℃加压3MPa烧结。所得的钨合金相对密度为95.1%,硬度为42~44.5,晶粒尺寸为3~12μm。
如图5所示,钨粉在混合粉中所占含量为97%,镍粉在混合粉中所占含量2.1%,铁粉在混合粉中所占含量为0.9%,烧结炉的烧结温度为1200℃,烧结时间为1h,在0~800℃内通氢气,800~1250℃时进行真空烧结,1250℃加压3MPa烧结。旋锻变形量为75%,变形后晶粒长径比为(7-10):1,垂直变形方向晶粒尺寸0.2-0.7μm。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (6)
1.一种高热稳定性纳米钨合金制备方法,其特征在于,包括:
将预设比例的物料放入行星高能球磨机中进行高能球磨以及酒精湿磨;所述物料包括钨粉、镍粉、铁粉以及稀土Y2O3;
将球磨后的所述物料在真空下进行干燥,并进行过筛出纳米粉末;
将混合均匀的纳米粉末装入胶膜中,并进行130MPa等静压成型;
通过将成型后的压坯放置于压力炉中进行烧结;压坯的烧结温度为1200-1350℃,烧结时间为30-120min,烧结压力为0-6MPa;
对烧结后的钨合金进行旋锻强化处理,以获取高热稳定性纳米钨合金。
2.根据权利要求1所述的高热稳定性纳米钨合金制备方法,其特征在于,所述物料的比例为:钨粉质量配比为90%-97%,镍粉质量配比为2%-7%,铁粉质量配比为1%-6%与稀土Y2O3质量配比为0.1%-3%。
3.根据权利要求1所述的高热稳定性纳米钨合金制备方法,其特征在于,所述物料的混料时间为6-24h,所述行星高能球磨机的球磨转速为200-350r/min。
4.根据权利要求1所述的高热稳定性纳米钨合金制备方法,其特征在于,所述物料的干燥时间为6h。
5.根据权利要求1所述的高热稳定性纳米钨合金制备方法,其特征在于,所述烧结炉在0-800℃内通氢还原,超过800℃后加压烧结。
6.根据权利要求1所述的高热稳定性纳米钨合金制备方法,其特征在于,所述旋锻强化处理的旋锻温度为500-800℃,道次变形量为5-20%,进料速度为1-10mm/min。
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