CN114769602B - 一种纳米晶结构的钨铼固态合金粉及其制备方法和应用 - Google Patents

一种纳米晶结构的钨铼固态合金粉及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纳米晶结构的钨铼固态合金粉及其制备方法和应用；将钨粉与铼粉于保护气氛下进行球磨获得合金粉，将合金粉于保护气氛下进行超声分散、干燥获得分散合金粉，再将分散合金粉于还原气氛下进行热处理，即得钨铼固态合金粉；所述球磨过程中，顺时针转动球磨与逆时针转动球磨交替进行，任意一次顺时针转动球磨或逆时针转动球磨持续时间为4‑6min，交替时停转1‑2min，球磨总时间为50‑70h。通过本方法制备的钨铼固态合金粉具有低团聚度、低含氧量的特性，同时，大量的纳米晶结构保证了本方法制备的钨铼合金粉末的高活性，可以有效解决钨铼合金粉粉末活性低等问题。

Description

一种纳米晶结构的钨铼固态合金粉及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于钨基合金粉末制备领域，具体涉及一种纳米晶结构的钨铼固态合金粉及其制备方法和应用。
背景技术
纯钨(W)因其优异的工程性能，如高熔点，高温高强度，优异的导热性，低溅射屈服率和低热膨胀系数，被认为是磁约束核聚变装置中等离子体表面材料(PFMs)最有前途的候选材料。同时，钨也被认为是聚变动力反应堆和其他涉及核聚变反应堆的系统中的屏蔽组件的最佳选择。然而，纯钨具有辐射稳定性差，断裂韧性和低温脆性，低延展性与高延展性至脆性转变温度(DBTT)相关的问题，同时由于纯钨的变形极其依赖1/2<111>位错的滑移，其对称核结构导致室温迁移率低、派纳力高，室温下难以启动。
已有的研究发现，向纯钨中添加铼(Re)元素可以触发“铼效应”，起到很好的强韧化效果。第一，铼元素的固溶可以引起一定的晶格畸变，从而增加位错运动的阻力，提高钨合金的强度；第二，铼元素可以增加1/2<111>螺位错的可动性，并改变纯钨的对称核结构，降低位错开动力，增加钨的变形能力；第三，铼元素的添加可以降低体系的堆垛层错能，易于产生孪晶，降低位错运动阻力，增加位错迁移率；第四，铼元素的固溶会阻碍晶粒迁移，从而起到细化晶粒的效果；第五，铼元素可以捕获杂质原子，净化晶界。通过机械合金化可以获得配比精准的合金，同时兼具操作简便、易于大量生产等特点，但由于机械合金化后，粉末活性较高，容易发生氧化、粉末团聚等现象，影响合金粉末的性能。所以需要研究一种可以减少粉末团聚、在维持粉末高活性的同时保持较低的氧含量水平的钨铼固态合金粉制备方法。
发明内容
针对现有技术中，所制备的钨铼固态合金粉存在粉末易团聚、含氧量高、粉末粒度粗等问题，本发明的第一个目的在于提供一种低团聚、高活性、低氧含量的纳米晶结构的钨铼固态合金粉的制备方法。
本发明的第二个目的在于提供上述制备方法所制备的纳米晶结构的钨铼固态合金粉。
本发明的第三个目的在于提供上述制备方法所制备的纳米晶结构的钨铼固态合金粉的应用。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明一种纳米晶结构的钨铼固态合金粉的制备方法，将钨粉与铼粉于保护气氛下进行球磨获得合金粉，将合金粉于保护气氛下进行超声分散、干燥获得分散合金粉，再将分散合金粉于还原气氛下进行热处理，即得钨铼固态合金粉；
所述球磨过程中，顺时针转动球磨与逆时针转动球磨交替进行，任意一次顺时针转动球磨或逆时针转动球磨持续时间为4-6min，交替时停转1-2min，球磨总时间为50-70h。
本发明的制备方法，通过正反转高能球磨的方式，提高粉末研磨力度，降低粉末的平均粒径，同时通过超声震荡的方式，提高粉末的分散性，在操作过程中，采用装配真空干燥箱的惰性气体手套箱系统，避免粉末氧化问题，保留粉末的高活性。最后，通过氢气还原处理，进一步降低粉末的氧含量，生产得到低团聚具备纳米晶结构的高活性低氧含量钨铼固态合金粉。
发明人发现，通过正反方向交替球磨，不仅可以降低粉末的平均粒径获得纳米晶结构的，而且可以减少团聚，增加粉末的分散性。
当然在本发明中，球磨过程需要有效控制，将单次顺时针转动球磨或逆时针转动球磨的时间控制在本发明范围内才能具有上述效果，若单次顺时针转动球磨或逆时针转动球磨的时间过长，同样会引起粉末团聚、合并、过度冷焊，影响破碎效果。
优选的方案，所述钨粉的平均粒径为3-5μm，形貌为球形，铼粉的平均粒径为3-5μm，形貌为多面体。
发明人发现，将钨粉、铼粉的形貌与粒径控制在上述范围内，可以使铼粉在添加15wt％以内的情况下，使钨、铼完全固溶，且形成含氧量小的纳米晶结构，而若钨粉、铼粉的粒径过大，则会导致破碎不充分，难以获得纳米晶。粒径过小，由于粉末初始带有一定氧含量，过细的粉末引入的氧也会增加，后续难以得到氧含量较低水平的粉末。另外，发明人发现，形貌也会对效果产生一定的影响，如若采用片层状铼粉会影响粉末的固态合金化，减少铼的固溶量，采用球形/多面体粉末，可以在0-15wt.％范围内实现完全固溶。
优选的方案，所述钨粉与铼粉的纯度均≧99.95％。
优选的方案，所述钨粉与铼粉的质量比为85～99：1～15。
优选的方案，所述球磨为湿法球磨，球磨介质为无水乙醇，无水乙醇的添加量为球磨罐容积的1/2～2/3。
优选的方案，所述球磨的转速为250-350rpm。
发明人发现，将球磨转速控制为250-350rpm，球磨总时间控制为50-70h，进行本发明正反转高能球磨，可以获得固溶均匀、氧含量低、粒度小的固溶体粉末，而若转速较低，粉末粒度过大，活性降低。转速过高，对球磨罐体的磨损增加，导致粉末C、O含量增加。
优选的方案，所述球磨的球料比为10-15：1。
在实际操作过程中，球磨结束后，在保护气氛手套箱中打开球磨罐，通过筛网将混合原料粉的无水乙醇与球磨珠分离；将含合金粉的无水乙醇浆料置于不锈钢托盘中，并放置于保护气氛手套箱中的超声波清洗仪中进行超声波振荡分散，随后将震荡分散后的原始浆料置于惰性气体手套箱中的小型高温真空干燥箱。在操作过程中，在使用前应先将手套箱中真空度抽至-0.1MPa，而后通入高纯氩气至真空度与外界持平，此过程重复两次以保证手套箱中氧含量维持在较低水平。
超声波振荡分散过程，需要将混合原料粉的无水乙醇浆料置于不锈钢托盘中，并将托盘置于超声波清洗仪中置物架上，保证超声时不会有杂质液体溅入不锈钢托盘中，以免造成原料污染；超声过程持续2-4h，以保证浆料获得充分的分散。
优选的方案，所述超声分散的时间为2-4h。
优选的方案，所述干燥于真空干燥箱中进行，真空干燥箱中的真空度≤0.1MPa，干燥的温度为40-70℃，干燥的时间为48-72h。
进一步的优选，所述干燥的过程为，将合金粉置于真空干燥箱中，抽真空至-0.1MPa以下，然后升温至30-40℃，然后每4-6h将真空干燥箱中的温度提高5-8℃，直至达到60-70℃为止，持续干燥48-72h。
在实际操作过程中，将装有原始浆料的不锈钢托盘置于真空干燥箱中，并将真空干燥箱中的真空度抽至-0.1MPa，并开启加热功能，温度设置为40℃；由于浆料中无水乙醇的挥发，真空干燥箱中的真空度会不断下降，需要每30min重新打开机械泵，将真空干燥箱中的真空度抽至-0.1MPa，此操作应持续5-10h，视真空干燥箱中真空度维持情况而定；为保证干燥的充分，需要每5h将真空干燥箱中的温度提高5℃，直至达到70℃为止；48-72h后，当真空干燥箱中的真空度不再下降时，向真空干燥箱中通入高纯氩气，平衡大气压，关闭加热功能，取出粉末。
优选的方案，所述保护气氛为氩气。
优选的方案，所述还原气氛为氢气。
优选的方案，所述热处理的过程为：先以5-10℃/min的速率升温至500-600℃，保温1-3h，然后以5-10℃/min的速率升温至800-900℃，保温1-2h。
发明人发现，采用梯度升温并将温度控制在上述范围进行热处理，即可以避免钨的再结晶，晶粒长大，纳米晶结构被破坏，又可以使得氧完全脱除。
在热处理的实际操作过程中，采用真空管式炉进行热处理，将粉末放入管式炉后，需要先将真空管式炉中的真空度抽至-0.1MPa，而后通入高纯氩气至平衡大气压；该步骤重复两次，以保证管式炉中没有氧气残余；而后开始升温过程并通入高纯氢气，氢气纯度≥99.95％，还原过程需先将温度升高至500-600℃，保温1-3h，后将温度提高至800-900℃，保温1h；升温过程升温速率为5-10℃/min，氢气流速为0.5L/min；保温结束后停止加热，冷却过程为随炉冷却。
本发明还提供上述制备方法所制备的纳米晶结构的钨铼固态合金粉。
本发明还提供上述制备方法所制备的纳米晶结构的钨铼固态合金粉的应用，将所述钨铼固态合金粉用于制备钨铼合金，所述钨铼合金的致密度≧98.9％。
采用本发明钨铼固态合金粉制备的钨铼合金致密度高，使得钨铼合金具有高的强度与韧性。
有益效果
本发明的制备方法，通过正反转高能球磨的方式，提高粉末研磨力度，降低粉末的平均粒径，同时通过超声震荡的方式，提高粉末的分散性，在操作过程中，采用装配真空干燥箱的惰性气体手套箱系统，避免粉末氧化问题，保留粉末的高活性。最后，通过氢气还原处理，进一步降低粉末的氧含量，生产得到低团聚具备纳米晶结构的高活性低氧含量钨铼固态合金粉，
本发明可以制备得到铼含量在1-15wt.％的钨铼固态合金化粉末，粉末粒度均匀、分散性极佳，含氧量极低。
采用本发明的钨铼固态合金粉由于钨铼合金具有纳米晶结构，活性极高，因此用于通过粉末冶金可制备钨铼合金时，可以有效降低烧结温度，提高烧结组织的致密度。
附图说明
图1为实施例1所使用的钨元素粉末及铼元素粉末原始形貌图，其中图1(a)为铼粉的原始形貌图，图1(b)为钨粉的原始形貌图；
图2为采用对比例1方法制备得到的钨铼固态合金化粉末形貌图，图2(a)、图2(b)、图2(c)分别为不同放大倍数下的形貌图；
图3为采用实施例1方法制备得到的钨铼固态合金化粉末形貌图，图3(a)、图3(b)、图3(c)分别为不同放大倍数下的形貌图；
图4为采用实施例1方法制备得到的钨铼固态合金化粉末粒径分布测试结果图；
图5为采用实施例1与实施例2所制备得到的钨铼固态合金化粉末XRD分析图谱；
图6为采用实施例1方法制备得到的钨铼固态合金化粉末透射电子显微镜图；
从图1(a)可以看出，所使用的铼粉为多面体形，粒度在3-5μm；
从图1(b)可以看出，所使用的钨粉为球形，粒度在3-5μm；
从图2可以看出，采用对比例1方法制备得到的钨铼固态合金化粉末呈片层状，团聚现象明显，粒度较粗；
从图3可以看出，采用实施例1方法制备得到的钨铼固态合金化粉末呈片层状，粉末分散度较高，粒度细小；
从图4可以看出，采用实施例1方法制备得到的钨铼固态合金化粉末平均粒度Dv(50)为1.97微米；
从图5可以看出，采用实施例1方法制备得到的钨铼固态合金化粉末中，当铼含量在15wt％以下时，X射线衍射检测不会出现铼峰，可以得到完全固溶的钨铼固态合金化粉末；
从图6可以看出，采用实施例1方法制备得到的钨铼固态合金化粉末中存在大量的纳米晶结构，活性极高。
具体实施方式
下边结合具体实施例对本发明进行进一步解说。
以下实施例所用所使用的球磨机型号为QXQM-16全方位行星式球磨机，可以实现两个或四个球磨罐同时工作；总运行时间1-9999min；正交交替运行时间1-999min；可以实现公转、自转的无极调速；公转调速范围：30-255rpm；自转调速范围：60-510rpm。
所使用的高温真空管式炉型号为GSL-1200X-II型；最高使用温度为1200℃(＜2h)；建议升温速率：≤10℃/min。
实施例1
一种低团聚具备纳米晶结构的高活性低氧含量钨铼固态合金粉制备方法，包括如下步骤：
步骤1：钨铼元素粉高能球磨固态合金化
取纯度在99.95％以上的钨粉170g；铼粉30g，钨粉平均粒径为3-5微米，铼粉平均粒径为5微米；钨粉：铼粉质量比为85:15。将配好的原料粉放置于球磨罐中，球磨珠为硬质合金珠，质量为2000g；球磨介质采用无水乙醇，无水乙醇添加量为球磨罐容积的1/2；所使用的球磨罐为硬质合金球磨罐，型号为YN8型，容积为1L，罐体内层为WC层，硬度为89HRA；所述装好原料粉及无水酒精后的球磨罐使用密封螺栓进行密封，密封后，关闭球磨罐上盖的进气阀，打开排气阀，使用小型真空泵将罐内抽至真空状态，真空度为-0.1MPa；而后关闭排气阀，将氩气管路连通进气阀后打开进气阀，充入高纯氩气至罐内气压与外界气压平衡，打开排气阀，保持氩气从排气阀中排出状态，持续5分钟，重复以上步骤两次；之后关闭球磨罐进气阀与排气阀，将球磨罐装上QXQM-16全方位行星式球磨机；球磨转速为300rpm，设备总运行时间为72h，球磨机每运行5min，则停转1min，同时改变转动方向，由顺时针转动变为逆时针转动，继续运行5min，则再停转1min，并改变运行方向为逆时针运转，球磨时间为60h。
步骤2：钨铼固态合金粉防氧化分散及干燥
球磨结束后，在使用前应先将手套箱中真空度抽至-0.1MPa，而后通入高纯氩气至真空度与外界持平，此过程重复两次以保证手套箱中氧含量维持在较低水平；在惰性气体手套箱中打开球磨罐，通过筛网将混合原料粉的无水乙醇与球磨珠分离；将混合原料粉的无水乙醇浆料置于不锈钢托盘中，并放置于惰性气体手套箱中的超声波清洗仪中进行超声波振荡分散2～4h；将震荡分散后的原始浆料置于惰性气体手套箱中的小型高温真空干燥箱中，将真空干燥箱中的真空度抽至-0.1MPa，并开启加热功能，温度设置为40℃；每30min重新打开机械泵，将真空干燥箱中的真空度抽至-0.1MPa，此操作持续6h；每5h将真空干燥箱中的温度提高5℃，直至达到70℃为止；72h后，真空干燥箱中的真空度不再下降时，向真空干燥箱中通入高纯氩气，平衡大气压，关闭加热功能，取出粉末，得到无团聚、粒度均匀、固溶充分的钨铼固态合金粉。
步骤3：钨铼固态合金粉还原处理
将干燥后的钨铼固态合金粉置于GSL-1200X-II型高温真空管式炉中，先将真空管式炉中的真空度抽至-0.1MPa，而后通入高纯氩气至平衡大气压；该步骤重复两次；而后开始升温过程并通入高纯氢气，氢气纯度≥99.95％；还原过程需先将温度升高至600℃，保温3h，后将温度提高至900℃，保温1h；升温过程升温速率为10℃/min，氢气流速为0.5L/min；保温结束后停止加热，冷却过程为随炉冷却即得钨铼固态合金粉。
采用实施例1所制备的粉末具有较低的氧含量和平均粒径，使用碳氧分析仪和粉末粒径分析仪对所制备的样品粉末进行分析，粉末的氧含量为0.44wt.％，平均粒径Dv(50)为1.97μm。
本发明所制备粉末最终用于烧结制备合金块体，使用实施例1所制备的粉末在1480℃条件下，真空烧结1.5h后，得到的合金相对密度可以达到98.9％。
实施例2
一种低团聚具备纳米晶结构的高活性低氧含量钨铼固态合金粉制备方法，其他条件均与实施例1相同，仅仅改变钨粉与铼粉的质量比。钨粉：铼粉质量比分别为1:99、5:95、10:90。
使用X射线全自动衍射仪(XRD，Advance D8)对制备得到的粉末进行检测，检测结果如附图5所示，采用本方法制备得到的钨铼固态合金化粉末方法，在铼含量为15wt.％以内时，均可以实现完全固态合金化，XRD检测结果未观察到Re的峰存在。同时，检测结果未观察到氧化物的峰存在，证明粉末没有被氧化。
对比例1
普通固态合金化制备钨铼固态合金化粉末方法，包括以下步骤：
步骤1：钨铼元素粉固态合金化
取纯度在99.95％以上的钨粉170g,铼粉30g，钨粉平均粒径为3-5微米，铼粉平均粒径为5微米；钨粉：铼粉质量比为85:15。将配好的原料粉放置于球磨罐中，球磨珠为硬质合金珠，质量为2000g；球磨介质采用无水乙醇，无水乙醇添加量为球磨罐容积的1/2；所使用的球磨罐为硬质合金球磨罐，型号为YN8型，容积为1L，罐体内层为WC层，硬度为89HRA；所述装好原料粉及无水酒精后的球磨罐使用密封螺栓进行密封，将球磨罐装上QXQM-16全方位行星式球磨机；球磨转速为300rpm，总球磨时间为60h。
步骤2：钨铼固态合金粉干燥
球磨结束后，打开球磨罐，通过筛网将混合原料粉的无水乙醇与球磨珠分离；将混合原料粉的无水乙醇浆料置于不锈钢托盘中，将原始浆料置于小型高温真空干燥箱中，将真空干燥箱中的真空度抽至-0.1MPa，并开启加热功能，温度为50℃，每30min重新打开机械泵，将真空干燥箱中的真空度抽至-0.1MPa，此操作持续6h；72h后，真空干燥箱中的真空度不再下降时，向真空干燥箱中通入高纯氩气，平衡大气压，关闭加热功能，取出粉末。
采用对比例1所制备的粉末氧含量较高，使用碳氧分析仪对所制备的样品粉末进行分析，粉末的氧含量为1.86wt.％。远高于采用本发明方法制备的实施例1中粉末的氧含量(0.44wt.％)。
采用对比例1所制备的粉末粒度分布均匀性较差，平均粒径较大。使用粉末粒径分析仪对所制备的样品粉末进行分析，粉末的平均粒径Dv(50)为2.63μm，高于采用本发明方法制备的实施例1中粉末的平均粒径。
本发明所制备粉末最终用于烧结制备合金块体，使用对比例1所制备的粉末在1480℃条件下，真空烧结1.5h后，得到的合金相对密度可以达到97.6％，低于采用实施例1制备得到的合金，粉末活性较低。
对比例2
其他条件均与实施例1相同，仅仅改变球磨工艺。
实施例1中球磨工艺为：球磨转速为300rpm，设备总运行时间为72h，球磨机每运行5min，则停转1min，同时改变转动方向，由顺时针转动变为逆时针转动，继续运行5min，则再停转1min，并改变运行方向为逆时针运转，球磨时间为60h。
对比例2中球磨工艺为：球磨转速为300rpm，设备总运行时间为72h，球磨机每运行5min，则停转1min，球磨时间为60h。
采用对比例2所制备的粉末氧含量较高，使用碳氧分析仪对所制备的样品粉末进行分析，粉末的氧含量为0.66wt.％。
采用对比例2所制备的粉末粒度分布均匀性较差，平均粒径较大。使用粉末粒径分析仪对所制备的样品粉末进行分析，粉末的平均粒径Dv(50)为3.19μm，高于采用本发明方法制备的实施例1中粉末的平均粒径。
本发明所制备粉末最终用于烧结制备合金块体，使用对比例2所制备的粉末在1480℃条件下，真空烧结1.5h后，得到的合金相对密度可以达到97.1％，低于采用实施例1制备得到的合金，粉末活性较低。
对比例3
其他条件均与实施例1相同，仅仅改变球磨转速。
实施例1中球磨工艺为：球磨转速为300rpm，设备总运行时间为72h，球磨机每运行5min，则停转1min，同时改变转动方向，由顺时针转动变为逆时针转动，继续运行5min，则再停转1min，并改变运行方向为逆时针运转，球磨时间为60h。
对比例3中球磨工艺为：球磨转速为200rpm，设备总运行时间为72h，球磨机每运行5min，则停转1min，同时改变转动方向，由顺时针转动变为逆时针转动，继续运行5min，则再停转1min，并改变运行方向为逆时针运转，球磨时间为60h。
采用对比例3所制备的粉末氧含量也处于较低水平，使用碳氧分析仪对所制备的样品粉末进行分析，粉末的氧含量为0.56wt.％。
采用对比例3所制备的粉末粒度分布均匀性较差，平均粒径较大。使用粉末粒径分析仪对所制备的样品粉末进行分析，粉末的平均粒径Dv(50)为4.21μm，高于采用本发明方法制备的实施例1中粉末的平均粒径。
本发明所制备粉末最终用于烧结制备合金块体，使用对比例2所制备的粉末在1480℃条件下，真空烧结1.5h后，得到的合金相对密度可以达到96.9％，低于采用实施例1制备得到的合金，粉末活性较低。
对比例4
其他条件均与实施例1相同，仅仅改变球磨转速。
实施例1中球磨工艺为：球磨转速为300rpm，设备总运行时间为72h，球磨机每运行5min，则停转1min，同时改变转动方向，由顺时针转动变为逆时针转动，继续运行5min，则再停转1min，并改变运行方向为逆时针运转，球磨时间为60h。
对比例4中球磨工艺为：球磨转速为350rpm，设备总运行时间为72h，球磨机每运行5min，则停转1min，同时改变转动方向，由顺时针转动变为逆时针转动，继续运行5min，则再停转1min，并改变运行方向为逆时针运转，球磨时间为60h。
采用对比例4所制备的粉末氧含量也处于较低水平，使用碳氧分析仪对所制备的样品粉末进行分析，粉末的氧含量为0.69wt.％，氧含量略有上升。
采用对比例4所制备的粉末粒度分布均匀性较差。使用粉末粒径分析仪对所制备的样品粉末进行分析，粉末的平均粒径Dv(50)为2.13μm，高于采用本发明方法制备的实施例1中粉末的平均粒径。
本发明所制备粉末最终用于烧结制备合金块体，使用对比例4所制备的粉末在1480℃条件下，真空烧结1.5h后，得到的合金相对密度可以达到98.2％，低于采用实施例1制备得到的合金，粉末活性略低。
对比例5
其他条件均与实施例1相同，仅仅改变球磨时间。
实施例1中球磨时间为：设备总运行时间为72h，球磨机每运行5min，则停转1min，同时改变转动方向，由顺时针转动变为逆时针转动，继续运行5min，则再停转1min，并改变运行方向为逆时针运转，球磨时间为60h。
对比例5中球磨时间为：设备总运行时间为48h，球磨机每运行5min，则停转1min，同时改变转动方向，由顺时针转动变为逆时针转动，继续运行5min，则再停转1min，并改变运行方向为逆时针运转。
采用对比例5所制备的粉末氧含量也处于较低水平，使用碳氧分析仪对所制备的样品粉末进行分析，粉末的氧含量为0.50wt.％。
采用对比例5所制备的粉末粒度分布均匀性较差，平均粒径较大。使用粉末粒径分析仪对所制备的样品粉末进行分析，粉末的平均粒径Dv(50)为4.19μm，高于采用本发明方法制备的实施例1中粉末的平均粒径。
本发明所制备粉末最终用于烧结制备合金块体，使用对比例5所制备的粉末在1480℃条件下，真空烧结1.5h后，得到的合金相对密度可以达到96.3％，低于采用实施例1制备得到的合金，粉末活性略低。
对比例6
其他条件均与实施例1相同，仅仅改变球磨时间。
实施例1中球磨时间为：设备总运行时间为72h，球磨机每运行5min，则停转1min，同时改变转动方向，由顺时针转动变为逆时针转动，继续运行5min，则再停转1min，并改变运行方向为逆时针运转，球磨时间为60h。
对比例6中球磨时间为：设备总运行时间为96h，球磨机每运行5min，则停转1min，同时改变转动方向，由顺时针转动变为逆时针转动，继续运行5min，则再停转1min，并改变运行方向为逆时针运转，球磨时间为80h。
采用对比例6所制备的粉末氧含量会有所增加，使用碳氧分析仪对所制备的样品粉末进行分析，粉末的氧含量为1.22wt.％，这是由于球磨时间的延长会造成粉末活性进一步升高，与氧的结合能力进一步增强，从而在球磨、取粉、干燥过程中捕获环境中极少量的氧，使粉末氧含量增加。
使用粉末粒径分析仪对采用对比例6所制备的样品粉末进行分析，粉末的平均粒径Dv(50)为2.01μm。球磨时间的延长有助于粉末的破碎，但更细的粉末具有更高的活性，难以保证其在后续处理中不被氧化，氧化后的粉末粒径会有所增加。
本发明所制备粉末最终用于烧结制备合金块体，使用对比例6所制备的粉末在1480℃条件下，真空烧结1.5h后，得到的合金相对密度可以达到98.7％，合金密度的略微下降是由于烧结后合金组织中存在少量的氧化物所导致，氧化物的存在会使合金中液相流动性下降，从而导致致密度的下降。

Claims (7)

1.一种纳米晶结构的钨铼固态合金粉的制备方法，其特征在于：将钨粉与铼粉于保护气氛下进行球磨获得合金粉，将合金粉于保护气氛下进行超声分散、干燥获得分散合金粉，再将分散合金粉于还原气氛下进行热处理，即得钨铼固态合金粉；
所述钨粉的平均粒径为3-5μm，形貌为球形，铼粉的平均粒径为3-5μm，形貌为多面体；所述钨粉与铼粉的纯度均≥99.95%；
所述钨粉与铼粉的质量比为85-99：1-15；
所述球磨过程中，顺时针转动球磨与逆时针转动球磨交替进行，任意一次顺时针转动球磨或逆时针转动球磨持续时间为4-6min，交替时停转1-2min，球磨总时间为50-70h；所述球磨的转速为250-350rpm，不包含350 rpm，
所述热处理的过程为：先以5-10℃/min的速率升温至500-600℃，保温1-3h，然后以5-10℃/min的速率升温至800-900℃，保温1-2h。
2.根据权利要求1所述的一种纳米晶结构的钨铼固态合金粉的制备方法，其特征在于：所述球磨为湿法球磨，球磨介质为无水乙醇，无水乙醇的添加量为球磨罐容积的1/2~2/3。
3.根据权利要求1或2所述的一种纳米晶结构的钨铼固态合金粉的制备方法，其特征在于：所述球磨的球料比为10-15：1。
4.根据权利要求1所述的一种纳米晶结构的钨铼固态合金粉的制备方法，其特征在于：所述超声分散的时间为2-4h；所述干燥于真空干燥箱中进行，真空干燥箱中的真空度≤0.1MPa，干燥的温度为40-70℃，干燥的时间为48-72h。
5.根据权利要求4所述的一种纳米晶结构的钨铼固态合金粉的制备方法，其特征在于：所述干燥的过程为，将合金粉置于真空干燥箱中，抽真空至-0.1MPa以下，然后升温至30-40℃，然后每4-6h将真空干燥箱中的温度提高5-8℃，直至达到60-70℃为止，持续干燥48-72h。
6.权利要求1-5任意一项所述的制备方法所制备的一种纳米晶结构的钨铼固态合金粉。
7.权利要求1-5任意一项所述的制备方法所制备的一种纳米晶结构的钨铼固态合金粉的应用，其特征在于：将所述钨铼固态合金粉用于制备钨铼合金，所述钨铼合金的致密度98.9%。
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