CN114959334A - 一种提高钨合金材料硬度的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高钨合金材料硬度的制备方法，它涉及粉末冶金技术领域。其制备步骤为：称取钨粉、镍粉、铁粉、钴粉、锰粉，并加入球磨机中混合，使用全自动粉末成型机完成模压成形，得到压坯，采用双管式连续脱脂炉对压坯进行脱脂，得到毛坯，对脱脂完的毛坯采用连续式推杆炉进行烧结，并在真空炉中退火，得到钨合金材料。本发明操作简便，能有效提高钨合金材料的硬度，满足市场的需求，应用前景广阔。

Description

一种提高钨合金材料硬度的制备方法
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材料硬度的制备方法。
背景技术
目前，在粉末冶金领域，常规钨合金材料的HRC硬度一般为24-32。随着现代科技的发展，市场对钨合材料硬度提出了更高的要求，尤其在军事方面，为了提高毁伤穿透效果，对于钨合金产品的硬度要求更为苛刻。众多研究人员不断地寻求各种方法，通过锻造、轧制、热处理、加入其他合金元素等方法提高材料的硬度，在穿甲方面对于棒材通过锻造、热处理；块料、板材可以通过轧制和热处理来提高产品硬度，但此方法，工序过于复杂，成本较高。另外，还有学者通过加入化学元素Gr提高产品硬度，但对于材料的变形量有局限性。
为了解决上述问题，开发一种提高钨合金材料硬度的制备方法尤为必要。
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材料硬度的制备方法，操作简便，能有效提高钨合金材料的硬度，制备的钨合金材料硬度可达到HRC≥32，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：一种提高钨合金材料硬度的制备方法，其步骤为：
(1)称取原材料：钨粉、镍粉、铁粉、钴粉、锰粉；
(2)混合：将钨粉、镍粉、铁粉、钴粉、锰粉加入球磨机中混合；
(3)成型：使用全自动粉末成型机通过模具完成模压成形，得到压坯；
(4)脱脂：采用双管式连续脱脂炉对压坯进行脱脂，得到毛坯；
(5)烧结：对脱脂完的毛坯采用连续式推杆炉进行烧结；
(6)真空退火：在真空炉中退火，得到高硬度的钨合金材料。
作为优选，所述的步骤(1)中钨粉的费氏粒度为2.0-4.0μm，镍粉的费氏粒度为2.0-4.0μm，铁粉费氏粒度为5.0-8.0μm，钴粉的费氏粒度为0.9-2.0μm。
作为优选，所述的步骤(2)中混合粉中钨粉的质量百分比含量为80.0-97.0％；镍粉与铁粉的质量百分比为Ni：Fe＝(1.5-4)：1；钴粉与镍粉的质量百分比为Co：Ni＝(0.6-1.0)：1；锰粉的质量百分比含量为0.02-0.06％。混合粉的球磨时间为6-22h，球料比为1.5：2。
作为优选，所述的步骤(3)中全自动粉末成型机可替换为冷等静压设备。
作为优选，所述的步骤(4)中的脱脂时间为60-120min。
作为优选，所述的步骤(5)中连续式推杆炉采用钼丝推杆炉；烧结温度为1400-1600℃，烧结时间为30-60min。
作为优选，所述的步骤(6)中真空炉的真空度＜10-3，退火温度1150-1350℃，保温时间为3-10h。
本发明的有益效果：本方法操作简便，能有效提高钨合金材料的硬度，制备的钨合金材料硬度可达到HRC≥32，对钨合金任何形状的产品均适宜，满足市场的需求，应用前景广阔。
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。
本具体实施方式采用以下技术方案：一种提高钨合金材料硬度的制备方法，其步骤为：
(1)称取原材料：钨粉、镍粉、铁粉、钴粉、锰粉；
(2)混合：将钨粉、镍粉、铁粉、钴粉、锰粉加入球磨机中混合；
(3)成型：使用全自动粉末成型机或冷等静压设备，通过模具完成模压成形，得到压坯；
(4)脱脂：采用双管式连续脱脂炉对压坯进行脱脂，得到毛坯；
(5)烧结：对脱脂完的毛坯采用连续式推杆炉进行烧结；
(6)真空退火：在真空炉中退火，得到高硬度的钨合金材料。
值得注意的是，所述的步骤(1)中钨粉的费氏粒度为2.0-4.0μm，镍粉的费氏粒度为2.0-4.0μm，铁粉费氏粒度为5.0-8.0μm，钴粉的费氏粒度为0.9-2.0μm。所述的步骤(2)中混合粉中钨粉的质量百分比含量为80.0-97.0％；镍粉与铁粉的质量百分比为Ni：Fe＝(1.5-4)：1；钴粉与镍粉的质量百分比为Co：Ni＝(0.6-1.0)：1；锰粉的质量百分比含量为0.02-0.06％。该混合粉的球磨时间为6-22h，球料比为1.5：2。
值得注意的是，所述的步骤(4)中的脱脂时间为60-120min；所述的步骤(5)中连续式推杆炉采用钼丝推杆炉；烧结温度为1400-1600℃，烧结时间为30-60min。
此外，所述的步骤(6)中真空炉的真空度＜10-3，退火温度1150-1350℃，保温时间为3-10h。
本具体实施方式采用混合-成型-脱脂-烧结-真空退火的工艺，首先按照比例称取钨、镍、铁、钴、锰等各原材料重量，加入球磨机中，按照规定时间出料，再将混合粉通过成形得到压坯，进行脱脂烧结；将脱脂完毛坯进行烧结和真空退火，得到硬度HRC≥32、变形量为5-35％的钨合金材料。
本具体实施方式通过加入合金元素Co，调整成份比例来提高合金硬度，在提高钨合金材料硬度的同时，钨合金材料的变形量可达到5-35％。在军事方面具有重要作用，具有很强的穿透性，杀伤力极强，对于毁伤目标比一般钨合金材料更有效果、更强。该方法对钨合金任何形状的产品均适宜，尤其在钨合金破片方面具有明显的优势，具有广阔的市场应用前景。
实施例1：一种提高钨合金材料硬度的制备方法，其步骤为：
(1)称取原材料：钨粉、镍粉、铁粉、钴粉、锰粉，其中钨粉的费氏粒度为2.0μm，镍粉的费氏粒度为2.5μm，铁粉费氏粒度为6.0μm，钴粉的费氏粒度为1.5μm；
(2)混合：将钨粉、镍粉、铁粉、钴粉、锰粉加入球磨机中混合6h，混合粉中钨粉的质量百分比为92％，Ni：Fe＝4：1；Co：Ni＝0.6：1，锰粉的质量百分比为0.05％；
(3)成型：使用全自动粉末成型机完成模压成形，得到压坯；
(4)脱脂：采用双管式连续脱脂炉对压坯进行脱脂，脱脂时间为120min，得到毛坯；
(5)烧结：对脱脂完的毛坯采用连续式推杆炉进行烧结，烧结温度为1490℃，烧结时间为60min；
(6)真空退火：在真空度＜10-з的真空炉中退火，退火温度1300℃，保温时间为4h，得到HRC为32-34、变形量为20-35％的钨合金毛坯球。
实施例2：一种提高钨合金材料硬度的制备方法，其步骤为：
(1)称取原材料：钨粉、镍粉、铁粉、钴粉、锰粉，其中钨粉的费氏粒度为3.0μm，镍粉的费氏粒度为3.5μm，铁粉费氏粒度为5.5μm，钴粉的费氏粒度为2.0μm；
(2)混合：将钨粉、镍粉、铁粉、钴粉、锰粉加入球磨机中混合12h，混合粉中钨粉的质量百分比为92.5％，Ni：Fe＝2：1；Co：Ni＝0.7：1，锰粉的质量百分比为0.05％；
(3)成型：使用全自动粉末成型机完成模压成形，得到压坯；
(4)脱脂：采用双管式连续脱脂炉对压坯进行脱脂，脱脂时间为120min，得到毛坯；
(5)烧结：对脱脂完的毛坯采用连续式推杆炉进行烧结，烧结温度为1485℃，烧结时间为60min；
(6)真空退火：在真空度＜10-з的真空炉中退火，退火温度1250℃，保温时间为6h，得到HRC为34-37、变形量为10-20％的钨合金毛坯球。
实施例3：一种提高钨合金材料硬度的制备方法，其步骤为：
(1)称取原材料：钨粉、镍粉、铁粉、钴粉、锰粉，其中钨粉的费氏粒度为4.0μm，镍粉的费氏粒度为2.0μm，铁粉费氏粒度为6.6μm，钴粉的费氏粒度为1.0μm；
(2)混合：将钨粉、镍粉、铁粉、钴粉、锰粉加入球磨机中混合22h，混合粉中钨粉的质量百分比为93％，Ni：Fe＝2：1；Co：Ni＝0.8：1，锰粉的质量百分比为0.05％；
(3)成型：使用全自动粉末成型机完成模压成形，得到压坯；
(4)脱脂：采用双管式连续脱脂炉对压坯进行脱脂，脱脂时间为120min，得到毛坯；
(5)烧结：对脱脂完的毛坯采用连续式推杆炉进行烧结，烧结温度为1495℃，烧结时间为60min；
(6)真空退火：在真空度＜10-з的真空炉中退火，退火温度1200℃，保温时间为3h，得到HRC为37-39、变形量为5-10％的钨合金毛坯球。
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 (9)

1.一种提高钨合金材料硬度的制备方法，其特征在于，其步骤为：
(1)称取原材料：钨粉、镍粉、铁粉、钴粉、锰粉；
(2)混合：将钨粉、镍粉、铁粉、钴粉、锰粉加入球磨机中混合；
(3)成型：使用全自动粉末成型机通过模具完成模压成形，得到压坯；
(4)脱脂：采用双管式连续脱脂炉对压坯进行脱脂，得到毛坯；
(5)烧结：对脱脂完的毛坯采用连续式推杆炉进行烧结；
(6)真空退火：在真空炉中退火，得到钨合金材料。
2.根据权利要求1所述的一种提高钨合金材料硬度的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中钨粉的费氏粒度为2.0-4.0μm，镍粉的费氏粒度为2.0-4.0μm，铁粉费氏粒度为5.0-8.0μm，钴粉的费氏粒度为0.9-2.0μm。
3.根据权利要求1所述的一种提高钨合金材料硬度的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中混合粉中钨粉的质量百分比含量为80.0-97.0％；镍粉与铁粉的质量百分比为Ni：Fe＝(1.5-4)：1；钴粉与镍粉的质量百分比为Co：Ni＝(0.6-1.0)：1；锰粉的质量百分比含量为0.02-0.06％。
4.根据权利要求1所述的一种提高钨合金材料硬度的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中混合粉的球磨时间为6-22h，球料比为1.5：2。
5.根据权利要求1所述的一种提高钨合金材料硬度的制备方法，其特征在于，所述的步骤(3)中全自动粉末成型机可替换为冷等静压设备。
6.根据权利要求1所述的一种提高钨合金材料硬度的制备方法，其特征在于，所述的步骤(4)中的脱脂时间为60-120min。
7.根据权利要求1所述的一种提高钨合金材料硬度的制备方法，其特征在于，所述的步骤(5)中烧结温度为1400-1600℃，烧结时间为30-60min。
8.根据权利要求1所述的一种提高钨合金材料硬度的制备方法，其特征在于，所述的步骤(5)中连续式推杆炉采用钼丝推杆炉。
9.根据权利要求1所述的一种提高钨合金材料硬度的制备方法，其特征在于，所述的步骤(6)中真空炉的真空度＜10-3，退火温度1150-1350℃，保温时间为3-10h。
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