CN113477925A - 一种提高钨合金棒材两端性能一致性的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高钨合金棒材两端性能一致性的工艺方法，它涉及粉末冶金技术领域。取钨粉、镍粉、铜粉、钴粉、锰粉作为原料，将上述粉末根据名义成分称重，放入球磨机中混合，制备均匀混合粉末，采用冷等静压机将混合粉末制成压坯，将压坯在钼丝推杆炉中，采用倾斜角度装料方式、半埋入氧化铝砂烧结工艺进行烧结，使压坯合金化，将钨合金棒材在真空炉退火处理，快速降温，制备出前后端性能一致的钨合金棒材。本发明应用性强，工艺简便，通过改善烧结装料、入料方式，添加少量钴粉、锰粉以及调整热处理的方式相结合，提高钨合金棒材两端性能的一致性，制备工艺经济性好，应用前景广阔。

Description

一种提高钨合金棒材两端性能一致性的工艺方法
技术领域
本发明涉及的是粉末冶金技术领域，具体涉及一种提高钨合金棒材两端性能一致性的工艺方法。
背景技术
钨合金因其具有良好的导电导热性、热膨胀系数低、高密度、高强度、高硬度且有很强的吸收屏蔽能力等特点，在国防军工、航空航天、电子信息、能源、核工业、冶金等领域有着广泛的应用。钨合金棒材在传统的粉末冶金制备过程中，由于液相烧结过程中存在杂质迁移，引起烧结棒材的前后端性能差异较大，差异化问题尚未得到有效的解决。且由于两端组织和性能的差异性，导致产品的质量一致性较差，且为后续的加工和应用带来较大隐患。
针对上述传统生产工艺的不足，亟需开发一种提高钨合金棒材两端性能一致性的工艺方法。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种提高钨合金棒材两端性能一致性的工艺方法，工艺简便，操作简单，有效提高钨合金棒材两端性能的一致性，保证产品的质量一致性，易于推广使用。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种提高钨合金棒材两端性能一致性的工艺方法，其步骤为：
(1)取钨粉、镍粉、铜粉、钴粉、锰粉作为原料，其中钨粉的费氏粒度为2.5-3.5μm，镍粉的费氏粒度为2.6-3.6μm，铜粉的费氏粒度为5-8μm，钴粉的费氏粒度为0.5-1.5μm，锰粉的费氏粒度为6-8.5μm；
(2)将上述五种粉末根据名义成分称重，放入球磨机中混合，使用钨合金球作为球磨介质，球料比为1：1，制备均匀混合粉末；
(3)采用冷等静压机将混合粉末制成压坯；
(4)将所述压坯在氨分解气氛保护的钼丝推杆炉中，采用倾斜角度装料方式、半埋入120目氧化铝砂烧结工艺进行烧结，使压坯合金化；
(5)将所述钨合金棒材在真空炉退火处理，之后入盐水快速降温，制备出前后端性能一致的钨合金棒材。
作为优选，所述的步骤(2)中钨粉、镍粉、铁粉、铜粉、钴粉、锰粉在球磨机中的球磨时间为20-24h。
作为优选，所述的步骤(3)中的混合粉末的压制压力140-200Mpa，保压时间60-240s。
作为优选，所述的步骤(4)采用的倾斜角度装料方式、半埋入120目氧化铝砂烧结工艺，其倾斜角度G为2.5°-7°，氧化铝砂的装舟高度为钼舟高度的70％-90％，烧结温度为1400-1640℃，保温时间30-60min。
作为优选，所述的步骤(5)中退火处理的退火温度1100-1250℃，保温时间为2-5h；采用盐水作为热处理固溶介质，盐水的浓度比为1.14-1.17g/cm3。
本发明的有益效果：本方法应用性强，工艺简便，通过改善烧结装料、入料方式，添加少量钴粉、锰粉以及调整热处理的方式相结合，提高钨合金棒材两端性能的一致性，制备工艺经济性好，应用前景广阔。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1为本发明钨合金棒装舟的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参照图1，本具体实施方式采用以下技术方案：一种提高钨合金棒材两端性能一致性的工艺方法，其步骤为：
(1)取钨粉、镍粉、铜粉、钴粉、锰粉作为原料，其中钨粉的费氏粒度为2.5-3.5μm，镍粉的费氏粒度为2.6-3.6μm，铜粉的费氏粒度为5-8μm，钴粉的费氏粒度为0.5-1.5μm，锰粉的费氏粒度为6-8.5μm；
(2)将上述五种粉末根据名义成分称重，放入球磨机中混合20-24h，使用钨合金球作为球磨介质，球料比为1：1，制备均匀混合粉末；
(3)采用冷等静压机将混合粉末制成压坯；
(4)将所述压坯在氨分解气氛保护的钼丝推杆炉中，采用倾斜角度装料方式、半埋入120目氧化铝砂烧结工艺进行烧结，使压坯合金化；
(5)将所述钨合金棒材在真空炉退火处理，退火温度1100-1250℃，保温时间为2-5h，之后入盐水快速降温，制备出前后端性能一致的钨合金棒材。
值得注意的是，所述的步骤(3)中的混合粉末的压制压力140-200Mpa，保压时间60-240s。
此外，所述的步骤(5)采用盐水作为热处理固溶介质，盐水的浓度比为1.14-1.17g/cm3。
本具体实施方式采用的倾斜角度装料方式、半埋入120目氧化铝砂烧结工艺，具体倾斜角度半埋入式烧结装舟方式参见图1，其倾斜角度G为2.5°-7°，氧化铝砂的装舟高度为钼舟高度的70％-90％，烧结温度为1400-1640℃，保温时间30-60min。
本具体实施方式制备工艺简单，操作简便，通过改善烧结装料、入料方式，添加少量钴粉、锰粉以及调整热处理的方式相结合，提高钨合金棒材两端性能的一致性，应用性强，制备工艺经济性好，降低成本，保证产品的质量一致性，为后续的加工和应用提供便利，具有广阔的市场应用前景。
实施例1：一种提高钨合金棒材两端性能一致性的工艺方法，其制备步骤为：
(1)取钨粉、镍粉、铜粉、钴粉、锰粉作为原料，其中钨粉的费氏粒度为2.5-3.5μm，镍粉的费氏粒度为2.6-3.6μm，铜粉的费氏粒度为5-8μm，钴粉的费氏粒度为0.5-1.5μm，锰粉的费氏粒度为6-8.5μm；
(2)将钨粉、镍粉、铜粉、钴粉、锰粉按W(ωt％)：Ni(ωt％)：Cu(ωt％)：Co(ωt％)：Mn(ωt％)＝92.5：5.84：1.46：0.15：0.05重量比例称量，放入球磨机中混合20h，使用钨合金球作为球磨介质，球料比为1：1，球磨完成后制成均匀的混合粉末；
(3)采用冷等静压机将上述混合粉末制成压坯，压制压力180Mpa，保压时间120s，压坯尺寸为φ14cm×150cm；
(4)将所述压坯在氨分解气氛保护的钼丝推杆炉中烧结，烧结温度为1450℃，高温区烧结时间45min，采用倾斜角度装料方式、半埋入120目氧化铝砂烧结工艺使压坯合金化，其倾斜角度半埋入装舟参数为G＝5°，氧化铝砂装舟高度为钼舟高度的80％；
(5)将所述钨合金棒材在真空炉退火处理，退火温度1200℃，保温时间为3h，之后入浓度比为1.16g/cm3的盐水快速降温，制备出前后端性能一致的钨合金棒材。
本实施例制备而成的钨合金棒材，其一端的抗拉强度为911Mpa，延伸率为6.8％，另一端的抗拉强度为870Mpa，延伸率为5.6％，两端性能保持一致。
实施例2：一种提高钨合金棒材两端性能一致性的工艺方法，其制备步骤为：
(1)取钨粉、镍粉、铜粉、钴粉、锰粉作为原料，其中钨粉的费氏粒度为2.5-3.5μm，镍粉的费氏粒度为2.6-3.6μm，铜粉的费氏粒度为5-8μm，钴粉的费氏粒度为0.5-1.5μm，锰粉的费氏粒度为6-8.5μm；
(2)将钨粉、镍粉、铜粉、钴粉、锰粉按W(ωt％)：Ni(ωt％)：Cu(ωt％)：Co(ωt％)：Mn(ωt％)＝90：6.83：2.97：0.15：0.05重量比例称量，放入球磨机中混合24h，使用钨合金球作为球磨介质，球料比为1：1，球磨完成后制成均匀的混合粉末；
(3)采用冷等静压机将上述混合粉末制成压坯，压制压力200Mpa，保压时间60s，压坯尺寸为φ18cm×185cm；
(4)将所述压坯在氨分解气氛保护的钼丝推杆炉中烧结，烧结温度为1450℃，高温区烧结时间45min，采用倾斜角度装料方式、半埋入120目氧化铝砂烧结工艺使压坯合金化，其倾斜角度半埋入装舟参数为G＝3.5°，氧化铝砂装舟高度为钼舟高度的70％；
(5)将所述钨合金棒材在真空炉退火处理，退火温度1200℃，保温时间为2h，之后入浓度比为1.17g/cm3的盐水快速降温，制备出前后端性能一致的钨合金棒材。
本实施例制备而成的钨合金棒材，其一端的抗拉强度为930Mpa，延伸率为9％，另一端的抗拉强度为910Mpa，延伸率为8％，两端性能保持一致。
实施例3：一种提高钨合金棒材两端性能一致性的工艺方法，其制备步骤为：
(1)取钨粉、镍粉、铜粉、钴粉、锰粉作为原料，其中钨粉的费氏粒度为2.5-3.5μm，镍粉的费氏粒度为2.6-3.6μm，铜粉的费氏粒度为5-8μm，钴粉的费氏粒度为0.5-1.5μm，锰粉的费氏粒度为6-8.5μm；
(2)将钨粉、镍粉、铜粉、钴粉、锰粉按W(ωt％)：Ni(ωt％)：Cu(ωt％)：Co(ωt％)：Mn(ωt％)＝97：1.9：0.85：0.20：0.05重量比例称量，放入球磨机中混合20h，使用钨合金球作为球磨介质，球料比为1：1，球磨完成后制成均匀的混合粉末；
(3)采用冷等静压机将上述混合粉末制成压坯，压制压力160Mpa，保压时间120s，压坯尺寸为φ18cm×185cm；
(4)将所述压坯在氨分解气氛保护的钼丝推杆炉中烧结，烧结温度为1530℃，高温区烧结时间45min，采用倾斜角度装料方式、半埋入120目氧化铝砂烧结工艺使压坯合金化，其倾斜角度半埋入装舟参数为G＝6°，氧化铝砂装舟高度为钼舟高度的75％；
(5)将所述钨合金棒材在真空炉退火处理，退火温度1200℃，保温时间为2h，之后入浓度比为1.14g/cm3的盐水快速降温，制备出前后端性能一致的钨合金棒材。
本实施例制备而成的钨合金棒材，其一端的抗拉强度为980Mpa，延伸率为10％，另一端的抗拉强度为950Mpa，延伸率为8％，两端性能保持一致。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种提高钨合金棒材两端性能一致性的工艺方法，其特征在于，其步骤为：
(1)取钨粉、镍粉、铜粉、钴粉、锰粉作为原料，其中钨粉的费氏粒度为2.5-3.5μm，镍粉的费氏粒度为2.6-3.6μm，铜粉的费氏粒度为5-8μm，钴粉的费氏粒度为0.5-1.5μm，锰粉的费氏粒度为6-8.5μm；
(2)将上述五种粉末根据名义成分称重，放入球磨机中混合，使用钨合金球作为球磨介质，球料比为1：1，制备均匀混合粉末；
(3)采用冷等静压机将混合粉末制成压坯；
(4)将所述压坯在氨分解气氛保护的钼丝推杆炉中，采用倾斜角度装料方式、半埋入120目氧化铝砂烧结工艺进行烧结，使压坯合金化；
(5)将所述钨合金棒材在真空炉退火处理，之后入盐水快速降温，制备出前后端性能一致的钨合金棒材。
2.根据权利要求1所述的一种提高钨合金棒材两端性能一致性的工艺方法，其特征在于，所述的步骤(2)中钨粉、镍粉、铁粉、铜粉、钴粉、锰粉在球磨机中的球磨时间为20-24h。
3.根据权利要求1所述的一种提高钨合金棒材两端性能一致性的工艺方法，其特征在于，所述的步骤(3)中的混合粉末的压制压力140-200Mpa，保压时间60-240s。
4.根据权利要求1所述的一种提高钨合金棒材两端性能一致性的工艺方法，其特征在于，所述的步骤(4)中的烧结温度为1400-1640℃，保温时间30-60min。
5.根据权利要求1所述的一种提高钨合金棒材两端性能一致性的工艺方法，其特征在于，所述的步骤(4)中采用的倾斜角度装料方式、半埋入120目氧化铝砂烧结工艺，其倾斜角度G为2.5°-7°，氧化铝砂的装舟高度为钼舟高度的70%-90%。
6.根据权利要求1所述的一种提高钨合金棒材两端性能一致性的工艺方法，其特征在于，所述的步骤(5)中退火处理的退火温度1100-1250℃，保温时间为2-5h。
7.根据权利要求1所述的一种提高钨合金棒材两端性能一致性的工艺方法，其特征在于，所述的步骤(5)中盐水的浓度比为1.14-1.17g/cm3。
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