CN117535545A - 一种钨铪合金的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种钨铪合金的制备方法。本发明的钨铪合金的制备方法包括以下步骤，步骤一、以钨、铪、镍元素粉为原料，按一定比例配置钨铪镍混合粉末；步骤二、利用混料机进行钨铪镍混合粉末的混料；步骤三、压制成型获得钨铪镍生坯；骤四、在高温烧结炉中烧结获得烧结后的钨铪镍多孔材料；步骤五、采用电弧熔炼的方法获得钨铪镍材料。本发明钨铪合金的制备方法，具有如下优点：采用粉末烧结耦合电弧熔炼的工艺，可以获得元素分布更均匀的钨铪合金，且具有原料利用率高。
Description
技术领域
本发明涉及难熔金属材料及其制备技术领域，特别涉及了一种钨铪合金的制备方法。
背景技术
上世纪50～60年代，各国研究者对钨基合金进行了广泛的探索研究，希望发展能在1930～2760℃工作的钨合金，以供制作航天工业使用的耐高温部件。其中以钨铼系合金的研究较多。对钨的熔炼和加工成形技术也开展了研究，采用自耗电弧和电子束熔炼获得钨锭，并经挤压和塑性加工制成某些制品；但熔炼铸锭的晶粒粗大，塑性差，加工困难，成材率低，因而熔炼-塑性加工工艺未能成为主要生产手段。除化学气相沉积和等离子喷涂能生产极少的产品外，粉末冶金仍是制造钨制品的主要手段。
此外，在难熔金属中，钨和钨合金的塑性-脆性转变温度最高。烧结和熔炼的多晶钨材的塑性-脆性转变温度约在150～450℃之间，造成加工和使用中的困难。钨材中的间隙杂质、微观结构和合金元素，以及塑性加工和表面状态，对钨材塑性-脆性转变温度都有很大影响。除铼可明显地降低钨材的塑性-脆性转变温度外，其他合金元素对降低塑性-脆性转变温度都收效甚微。
本发明针对现有工业领域对新型钨合金需求，通过铪元素的引入，制备一种新型钨合金，以进一步促进钨合金在航空航天以及原子能等工业领域的应用。
发明内容
本发明提供了一种钨铪合金的制备方法，该方法通过压制-烧结-熔炼工艺获的钨铪合金，具有粉末利用率高，以及可实现钨合金的快速设计和制备，可促进钨合金在特定领域的应用。
本发明采用的制备技术方案是：一种钨铪合金的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一、将市售的钨、铪、镍元素粉，按铪元素占比为3~12%（质量比，下同），镍元素占比为1~5%，其余为钨粉进行混合粉末的配置；
步骤二、利用粉体混料机进行钨铪镍混合粉末的混料，转速为12~15转/min，混料时间20~24小时；
步骤三、采用冷等静压成型工艺，获得钨铪镍粉末的压制成型；
步骤四、在真空高温烧结炉中，1200~1500℃烧结钨铪镍压制成型坯体；
步骤五、烧结后的钨铪镍材料，在电弧熔炼设备中，氩气保护下熔炼成钨铪镍合金。
所述的钨铪镍粉末的压制成型过程中，压制压力为190~260MPa;
所述的高温真空烧结过程，真空度6.0x10-2~1.0x10-4Pa;
所述的钨铪镍合金电弧熔炼过程中，熔炼电流为360~580A。
本发明的有益效果：本发明提供了一种钨铪合金的制备方法，通过压制-烧结-熔炼工艺获的钨铪合金，以及可实现钨合金的快速设计和制备，获得的钨铪合金具有粉末利用率高等优点。
本发明与现有技术相比具有以下优点：1、本发明以钨、铪、镍的元素粉为原料，通过压制-烧结-熔炼工艺获的钨铪合金，具有粉末利用率高，工艺稳定性好等特点，可实现钨合金的快速设计和制备，以及钨合金的批量化制备。
2、本发明通过铪元素的引入，可有效提高钨合金微结构稳定性，为该钨合金在高温等恶略工况的应用提供了性能保障。
综上所述，本发明的一种钨铪合金的制备方法具有成本低、易操作，还可应用于制备其他难熔金属材料。
下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
具体实施方式
实施例一
步骤一、将市售的钨、铪、镍元素粉，按铪元素占比为3%，镍元素占比为5%，其余为钨粉进行混合粉末的配置；
步骤二、利用粉体混料机进行钨铪镍混合粉末的混料，转速为12转/min，混料时间20小时；
步骤三、采用冷等静压成型工艺，获得钨铪镍粉末的压制成型，压制压力为190MPa；
步骤四、在真空高温烧结炉中，真空度6.0x10-2Pa条件下，1200℃烧结钨铪镍压制成型坯体；
步骤五、烧结后的钨铪镍材料，在电弧熔炼设备中，氩气保护下熔炼成钨铪镍合金，熔炼电流为360A。
实施例二
步骤一、将市售的钨、铪、镍元素粉，按铪元素占比为12%，镍元素占比为1%，其余为钨粉进行混合粉末的配置；
步骤二、利用粉体混料机进行钨铪镍混合粉末的混料，转速为15转/min，混料时间24小时；
步骤三、采用冷等静压成型工艺，获得钨铪镍粉末的压制成型，压制压力为260MPa；
步骤四、在真空高温烧结炉中，真空度1.0x10-4Pa条件下，1500℃烧结钨铪镍压制成型坯体；
步骤五、烧结后的钨铪镍材料，在电弧熔炼设备中，氩气保护下熔炼成钨铪镍合金，熔炼电流为580A。
实施例三
步骤一、将市售的钨、铪、镍元素粉，按铪元素占比为8%，镍元素占比为3%，其余为钨粉进行混合粉末的配置；
步骤二、利用粉体混料机进行钨铪镍混合粉末的混料，转速为13转/min，混料时间22小时；
步骤三、采用冷等静压成型工艺，获得钨铪镍粉末的压制成型，压制压力为190~260MPa；
步骤四、在真空高温烧结炉中，真空度5.0x10-3Pa条件下，1350℃烧结钨铪镍压制成型坯体；
步骤五、烧结后的钨铪镍材料，在电弧熔炼设备中，氩气保护下熔炼成钨铪镍合金，熔炼电流为460A。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (4)
1.一种钨铪合金的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一、将市售的钨、铪、镍元素粉，按铪元素占比为3~12%（质量比，下同），镍元素占比为1~5%，其余为钨粉进行混合粉末的配置；
步骤二、利用粉体混料机进行钨铪镍混合粉末的混料，转速为12~15转/min，混料时间20~24小时；
步骤三、采用冷等静压成型工艺，获得钨铪镍粉末的压制成型；
步骤四、在真空高温烧结炉中，1200~1500℃烧结钨铪镍压制成型坯体；
步骤五、烧结后的钨铪镍材料，在电弧熔炼设备中，氩气保护下熔炼成钨铪镍合金。
2.根据权利要求1所述的一种钨铪合金的制备方法，其特征在于：所述的钨铪镍粉末的压制成型过程中，压制压力为190~260MPa。
3.根据权利要求1所述的一种钨铪合金的制备方法，其特征在于：所述的高温真空烧结过程，真空度6.0x10-2~1.0x10-4Pa。
4.根据权利要求1所述的一种钨铪合金的制备方法，其特征在于：所述的钨铪镍合金电弧熔炼过程中，熔炼电流为360~580A。
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