WO2022156437A1 - 一种合金线材及其制备方法与应用 - Google Patents

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姚彤锴
吴先月
张伟兵
涂启建
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Abstract

本发明涉及钨合金材料技术领域，特别涉及一种合金线材及其制备方法与应用，所述合金线材由钨合金制成，所述钨合金包含钨与铈的氧化物，所述合金线材的线径为100μm及以下；所述合金线材的抗拉强度为3800MPa以上。所述合金线材的线径为60μm及以下；所述合金线材的推拉芯线直径为350μm以下；所述合金线材的弹性极限强度为2500MPa以上；所述合金线材的抗拉强度为4200MPa以上。本发明中，通过铈的氧化物掺杂从而获得具有超高强度且具备良好韧性的合金线材。

Description

一种合金线材及其制备方法与应用 技术领域
本发明涉及钨合金材料技术领域，特别涉及一种合金线材及其制备方法与应用。
背景技术
现已知具有一定较高强度，硬度材料有高碳钢线、钨线等。但现有高碳钢线的抗拉强度一般在4500MPa以下，然而直径却大于50μm，且已达到加工极限，无法往更细的直径进行加工。
此外，钨在小于1毫米的弯曲半径下具有无与伦比的柔性，而不锈钢丝绳在同样的极小弯曲半径下可能会由于多次循环的弯曲应力而失效；相较而言，316不锈钢在2,500–2,550°F温度下就会熔化，而钨在温度达到6,192°F时才会熔化，可见钨对在要求具备良好耐温性和优异抗拉强度的机械丝绳应用中，钨的表现依然出色。
与此同时，凭借使用寿命长和柔性这两大主要优点，钨逐渐成为了制造医用和工业用微型机械丝绳的更具性能优势的材料。由于钨具有强韧、柔性和耐高温性的特质，其制成的钨丝绳坚固耐用，在长时间内无需维护或更换。首先，钨是人类已知的最强韧的材料之一。钻石的莫氏硬度为10，钨的莫氏硬度为9，而相比之下，不锈钢的莫氏硬度约为6。
常规钨丝的抗拉强度一般也在4000MPa以下，然而，其韧性差，生产工艺复杂，加工极其困难，导致难以实现有效的量产。由此，市面上还没有一种具备适用于量产，并且具备4500MPa以上的高强度高韧性的线材，而在高硬度材料-如半导体材料蓝宝石、碳化硅，硅片、磁性材料的切割，高精密器械及高温炉牵引的线缆或绳索等应用中，亟需一种兼具更高强度、韧性与细度的细丝，使得其在该领域的实际应用中满足现实的各种需求。
发明内容
为解决上述背景技术中提及的，现有的高强度钨合金线材在不同尺寸下其性能存在缺陷的问题，本发明提供一种合金线材，所述合金线材由钨合金制成，所述钨合金包含钨与铈的氧化物；所述合金线材的线径为100μm及以下；所述合金线材的抗拉强度为3800MPa以上。
进一步地，所述合金线材的铈的氧化物含量为0.1wt％～1.5wt％。
进一步地，所述合金线材的线径为60μm及以下；所述合金线材的推拉芯线直径为350μm以下；
所述合金线材的弹性极限强度为2500MPa以上；所述合金线材的抗拉强度为4200MPa以上。
进一步地，所述钨合金还包含有金属元素M，所述金属元素M选自钾、铼、钼、铁、钴或稀土金属中的至少一种。
进一步地，所述钾的含量小于80ppm。
进一步地，所述钨合金还包含有除铈的氧化物以外的其他一种或多种稀土氧化物。
本发明提供一种如上所述的合金线材的制备方法，包括掺杂制粉、压制、烧结、开坯；
所述开坯包括采用多辊轧制的方式对烧结坯条开坯，以使轧制后钨杆中铈的氧化物颗粒沿丝材纵向长度与颗粒横截面粒径比值>5。
进一步地，所述掺杂制粉包括以下步骤：
固液掺杂、还原、制粉；
所述固液掺杂包括对混合后的钨掺杂溶液进行分阶段式烘干，所述分阶段式烘干至少包括2个温度阶段，所述2个温度阶段以100℃为分界线，先在低于100℃下加热烘干，再在100℃以上加热烘干。
进一步地，所述固液掺杂中的分阶段式烘干包括第一烘干阶段和第二烘干阶段，所述第一烘干阶段的温度为60～80℃，所述第二烘干阶段的温度为110～150℃。
进一步地，所述还原包括将固液掺杂后所制得的物料还原成平均费氏粒度为1.0～4.0μm的合金粉。
进一步地，所述掺杂制粉包括以下步骤：
固固掺杂；
所述固固掺杂包括将费氏粒度在1.0μm～4.0μm的钨粉末与粒度分布D90<2.0μm的铈的氧化物为原料，进行混合以获得掺杂铈的氧化物的钨粉。
进一步地，所述烧结坯条的铈的氧化物粒径小于2.5μm。
本发明提供一种合金线材在材料切割领域中的应用；
其中，所述合金材料采用如上所述的合金线材或者如上所述合金线材的制备方法所制备的合金线材。
进一步地，所述材料至少包括硬面材料；所述硬面材料至少包括硅片、磁性材料、半导体材料；所述半导体材料至少包括蓝宝石、碳化硅。
本发明提供一种合金线材在线缆/绳索方面的应用；
其中，所述合金材料采用如上所述的合金线材或者如上所述合金线材的制备方法所制备的合金线材。
进一步地，所述线缆/绳索用于医疗/工业精密器械及高温炉牵引。
本发明提供一种合金线材在纺织领域的应用；
其中，所述合金材料采用如上所述的合金线材或者如上所述合金线材的制备方法所制备的合金线材。
进一步地，包括将所述合金线材通过纺线或编织的方式制成的手套或防护服。
本发明提供的一种合金线材及其制备方法与应用，与现有技术相比，具有以下有益效果：
1、线径在100μm及以下，抗拉强度达到3800MPa以上；
2、所述合金线材的线径为60μm及以下；所述合金线材的推拉芯线直径为350μm以下；所述合金线材的弹性极限强度为2500MPa以上；所述合金线材的抗拉强度为4200MPa以上。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的推拉韧性检测的设备结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种合金线材：
所述合金线材由钨合金制成，所述钨合金包含钨与稀土氧化物；
其中，所述钨的含量为90wt％以上，所述稀土氧化物的含量为0.1wt％以上；
例如，所述钨的含量也可以是95wt％以上；较佳的，所述钨的含量在97.0wt％～99.9wt％，如97.5wt％、98wt％、98.5wt％、99wt％、99.5wt％等等；
再例如，所述稀土氧化物的含量可以取0.1wt％～3.0wt％，也可以是0.1wt％～2wt％，还或者是0.1wt％～1wt％，再或者是0.3wt％～0.8wt％，当然，也可以取0.1wt％、0.3wt％、0.5wt％、0.8wt％、1wt％、1.5wt％、2wt％等，通过提高稀土氧化物的含量可以使得金属线的性能提升，但是，在其含有率过高的情况下，所述合金线材的细化难度会大大提升。
此外，所述稀土氧化物可以为一种或多种；
例如，常见的稀土氧化物包括氧化镝(Dy 2O 3)、氧化铒(Er 2O 3)、氧化钕(Nd 2O 3)、氧化钇(Y 2O 3)、氧化铕(Eu 2O 3)、氧化钆(Gd 2O 3)、氧化镧(La 2O 3)、氧化镨(Pr 6O 11)、氧化钬(Ho 2O 3)、氧化铈(CeO 2)、氧化铽(Tb 4O 7)、氧化镱(Yb 2O 3)、氧化钐(Sm 2O 3)、氧化镨钕((Pr+Nd) xO y)、氧化铥(Tm 2O 3)、氧化镥(Lu 2O 3)、氧化钪(Sc 2O 3)、氧化钷(Pm 2O 3)等，而在实际使用时，可以仅含有氧化镧(La 2O 3)、氧化钇(Y 2O 3)、氧化铈(CeO 2)、氧化钪(Sc 2O 3)等稀土氧化物中的一种，也可以同时含有氧化镧(La 2O 3)以及其他的稀土氧化物,如氧化钪(Sc 2O 3)、氧化钇(Y 2O 3)，又或者含有其他的多种稀土氧化物的组合方式，例如同时含有氧化镧(La 2O 3)和氧化铈(CeO 2)，氧化镧(La 2O 3)和氧化钇(Y 2O 3)，氧化镧(La 2O 3)和氧化钪(Sc 2O 3)，氧化铈(CeO 2)和氧化钇(Y 2O 3)等；
所述合金线材的拉伸强度为2800MPa以上。例如，所述合金线材的拉伸强度也可以为3200MPa以上，也可以在3800MPa以上，还可以在4200MPa甚至4800MPa或5000MPa以上；
另外，合金线材的弹性极限强度为2500MPa以上。例如，所述合金线材的弹性极限强度也可以为2700MPa以上，还可以在3000MPa甚至3200MPa以上；
所述合金线材的线径为400μm以下。例如，合金线材的线径为400μm、350μm、300μm、250μm、200μm、150μm、100μm、80μm，甚至60μm、40μm、25μm以及20μm和10μm等；所述合金线材可以是均匀的，也可是不完全均匀的，还可以根据部位包含例如1％等几个百分比作用的差。
特别地，所述合金线材的线径可以在60μm及以下，因此合金线材具有柔软性，容易充分地使其弯曲，因此，能够将合金线材容易地卷绕；
由此，所述合金线材的推拉芯线直径可以达到350μm以下。例如230μm、200μm、180μm、160μm、130μm等，可见所述合金线材还具有极好的推拉韧性。
具体而言，所述合金线材的线径在200μm～400μm，所述合金线材的抗拉强度为2800MPa～4000MPa，例如抗拉强度达到3000MPa，也可以达到3500MPa，甚至达到4000MPa；
所述合金线材的线径为100～200μm，所述合金线材的抗拉强度为3200～4800MPa，例如抗拉强度达到3400MPa，也可以达到4000MPa，还可以达到4500MPa，甚至达到4800MPa；
在一些优选实施方案中，所述合金线材由钨合金制成，所述钨合金包含钨与铈的氧化物；
其中，所述钨的含量为90wt％以上，所述铈的氧化物含量为0.1wt％以上且1.5wt％以下；
例如，所述钨的含量也可以是95wt％以上；较佳的，所述钨的含量在97.0wt％～99.9wt％，如97.5wt％、98wt％、98.5wt％、99wt％、99.5wt％等等；
再例如，所述铈的氧化物含量可以是0.2wt％～1.5wt％，还或者是0.2wt％～1wt％，再或者是0.3wt％～0.8wt％，当然，也可以取0.2wt％、0.3wt％、0.5wt％、0.8wt％、1wt％、1.5wt％等，所述铈的氧化物优选为氧化铈(CeO 2)，通过提高铈的氧化物含量可以使得合金线材的性能提升，但是，在铈的氧化物含有率大于1.5wt％的情况下，所述合金线材的细化难度会大大提升。
在所述合金线材中，所述铈的氧化物主要分布于钨主相(基体相)晶界处，在基体相晶粒内也有少量分布，铈的氧化物可以呈线条状或颗粒串形态分布。
由铈的氧化物和钨构成的合金线材的线径越小，则拉伸强度相对越强；即，通过利用由铈的氧化物和钨构成的钨合金线材，能够实现线径小、并且拉伸强度高的锯线、线缆等。
此外，所述铈的氧化物还可以为铈-金属复合氧化物，如LSCO等。
不仅如此，所述钨合金还可以包含有微量的碳化物、其他稀有元素、金属、非金属元素，例如所述碳化物包括TiC、ZrC，所述其他稀有元素包括铼等，所述非金属元素包括C等，所述金属元素包括钾、钼、铁、钴等；
其中，钾的含量小于80ppm，适量钾的添加可以提高材料的高温性能，但是含量过高则会影响加工性能，造成裂纹断丝；
所述合金线材的拉伸强度为3800MPa以上，还可以在4200MPa甚至4800MPa或5000MPa 以上；
另外，合金线材的弹性极限强度为2500MPa以上。例如，所述合金线材的弹性极限强度也可以为2700MPa以上，还可以在3000MPa甚至3200MPa以上；
所述合金线材的线径为100μm以下。例如，合金线材的线径为100μm、80μm，甚至60μm、40μm、25μm以及20μm和10μm等；所述合金线材直径可以是均匀的，也可是不完全均匀的，还可以根据部位包含例如1％等几个百分比作用的差。
特别地，所述合金线材的线径可以在60μm及以下，因此合金线材具有柔软性，容易充分地使其弯曲，因此，能够将合金线材容易地卷绕；
由此，所述合金线材的推拉芯线直径可以达到350μm以下。例如230μm、200μm、180μm、160μm、130μm等，可见所述合金线材还具有极好的推拉韧性。
具体而言，例如，所述合金线材的线径为100μm及以下；所述合金线材的抗拉强度为3800MPa以上；
所述合金线材的线径为60μm及以下；所述合金线材的抗拉强度为4200MPa以上；所述合金线材的弹性极限强度为2500MPa以上，所述合金线材的推拉芯线直径为350μm以下，甚至180μm以下；
所述合金线材的线径为40μm及以下；所述合金线材的抗拉强度为4800MPa以上；所述合金线材的弹性极限强度为2700MPa以上，所述合金线材的推拉芯线直径为350μm以下，甚至200μm以下；
所述合金线材的线径为25μm及以下；所述合金线材的抗拉强度为5000MPa以上；所述合金线材的弹性极限强度为3000MPa以上，所述合金线材的推拉芯线直径为350μm以下，甚至250μm以下；
本发明提供一种合金线材的制备方法：
所述制备方法的步骤包括有掺杂制粉、压制、烧结、开坯、压力加工等；
其中，所述掺杂制粉根据不同的工艺方法进行划分包括固液的方式、液液的方式以及固固的方式等；
具体来说，基于固液的方式，所述掺杂制粉包括以下步骤：
固液掺杂、还原、制粉；
所述固液掺杂的方法包括：将适量可溶性稀土盐溶液掺杂进钨粉末中，在充分搅拌后，进行分阶段式加热烘干，即得；
所述分阶段式加热烘干采用先低温再高温的烘干方式，即在低于100℃下进行烘干，使稀土盐颗粒缓慢析出，形核数多，再在高于100℃的温度下烘干，颗粒数较多的稀土盐颗粒来不及合并长大，由此可以大幅细化颗粒粒径；
其中，所述分阶段式烘干至少包括2个温度阶段，所述2个温度阶段以100℃为分界线，先在100℃下加热烘干，再在100℃以上加热烘干；例如先在60℃～80℃加热烘干2h～6h，再在110℃～150℃下加热烘干3h～5h；
可以理解的是，在以100℃为分界线划分的该两个温度阶段内，可以分别进行多个温 度梯度或多个温度阶段的加热烘干，例如先在60℃下烘干2h，再在80℃下烘干2h，进而升温至120℃进行烘干；当然，以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，而对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干温度阶段的调整和改变，这些都属于本发明的保护范围。
再例如，将适量稀土硝酸盐溶液形式均匀掺杂进蓝钨粉中，在充分搅拌后，先再60℃～80℃下加热2h～6h，再在110℃～150℃下加热3h～5h；
具体来说，基于液液的方式，所述掺杂制粉包括以下步骤：
液液掺杂、还原、制粉；
所述液液掺杂的方法包括：将钨酸和/或钨酸盐溶液与可溶性稀土盐溶液进行掺杂用以后续获得掺杂稀土盐的钨粉末；
例如，用偏钨酸铵溶液和稀土盐溶液为原料进行液液掺杂来获得掺杂稀土盐的蓝钨粉；
具体来说，基于固固的方式，所述掺杂制粉包括以下步骤：固固掺杂；
所述固固掺杂的方法包括：采用费氏粒度在1.0μm-4.0μm的钨粉末与粒度分布D90<2.0μm的稀土氧化物为原料，进行固固掺杂混合以获得掺杂稀土氧化物钨粉；
进一步地，为了保证稀土氧化物颗粒尺寸，在固固掺杂的步骤中还包括通过水沉淀方法来去除粗颗粒以获得稀土氧化物细颗粒；
基于粗颗粒沉淀快、细颗粒沉淀慢特点，通过沉淀时间30-120分钟的3级沉淀来获得D90<2μm的稀土氧化物；
此外，上述步骤中诸如还原、制粉等步骤，优选但不限于采用以下的实施方式，即：
还原：将固液和/或液液的方式掺杂后所制得的物料在四温区还原炉中把掺杂粉末一次还原成合金粉；
制粉：将还原后所得的合金粉进行混合，混合后组成平均费氏粒度1.0～4.0μm的合金粉置于混粉机。按6～10转/分钟的转速混粉60～90分钟；
粉末压制：采用等静压方式将平均费氏粒度在1.0μm～4.0μm搭配而成的粉末经过160MPa～260MPa压力压制成单重1.5kg～5.0kg的压坯，并在氢气气氛下对压坯进行预烧结，所述预烧结的温度优选为1200-1400℃，增加压坯强度；
烧结：进行烧结，所述烧结的温度优选为1800-2400℃，烧结时间优选为5-15小时，获得密度17.5～18.5g/cm 3的烧结坯条；
开坯：采用多辊轧机在1600～1700℃加热温度下连续轧制把直径15mm～25mm烧结坯条开坯成8.0mm～12.0mm合金杆；
其中，所述多辊轧机的使用，保证轧制后钨杆中稀土氧化物颗粒沿丝材纵向长度与颗粒横截面粒径比值>5；
压力加工：在经由多辊轧机轧制后再采用多道次旋锻，然后通过不同规格拉丝模进行拉拔加工，重复多次拉拔后制成不同规格直径的合金线材；
接着，可以对制成的合金线材施以在1000℃以内的低温去应力退火工序，从而均匀化其应力分布并提高其直线性；所述工序可以在加热炉内进行亦或者其他装置设备内实施， 具体而言，所述合金线材也可以在氢气保护下实施低温去应力退火；
再者，可以对拉拔后的线材进行电解抛光、清洗，使得线材表面变的光滑；所述电解抛光工序例如通过在电解液中浸渍所述合金线材和碳棒等对置电极，向合金线材与对置电极之间通电来进行等。
本发明与常规的钨合金线材相比，具有以下特点和优势：
第一、在本发明的掺杂工序中采用固液掺杂时，烘干采用先低温(低于100℃)下进行烘干，再在高温(高于100℃)下烘干的分阶段式烘干模式进行烘干。先使稀土硝酸盐颗粒缓慢析出，形核数多；再使颗粒数很多的稀土硝酸盐颗粒来不及合并长大，通过这种烘干方式可以大幅细化颗粒粒径。通过调整掺杂烘干温度控制稀土硝酸盐成核和析晶速度，使得掺杂蓝钨颗粒上的稀土硝酸盐晶体更加细小。
固固掺杂时，通过水沉淀方法来去除粗颗粒，同时利用粗颗粒沉淀快、细颗粒沉淀慢特点，通过沉淀时间30-120分钟的3级沉淀来获得D90<2μm的稀土氧化物；
由此，本发明生产的钨粉颗粒表面的稀土氧化物粒径和烧结坯条的稀土氧化物粒径都比传统方法要细小，其稀土氧化物粒径小于2.5um并且分布更均匀，产品性能更稳定；
第二、本发明采用多辊轧制方式进行烧结坯条的开坯，通过对合金材料以大于2.5m/s的速度、大变形量的深度变形加工，传统的钨杆及钨丝旋锻开坯，开坯过程中因旋锻的剧烈径向加工导致稀土弥散颗粒的断裂，迫使弥散粒子的在钨基体空隙中形成空洞，这种加工方式会导致后续的材料应力集中以及缺陷产生，进而导致后续加工困难。本次采用多辊(三辊/四辊)这样会使合金材料在开坯时基体的纤维组织更发达，纵向变形的速率更快，进而带动稀土氧化物弥散颗粒的细化变形更大、颗粒横截尺寸变得更小轴向尺寸更长，从而保证钨基体以及弥散粒子在开坯后具备较好的塑性及韧性，在后续采用连续锻打时弥散粒子可以进一步形成纤维状态强化组织，从而提高钨丝的强度及韧性。
在一些优选实施方案中，本发明提供一种合金线材的制备方法：
所述制备方法的步骤包括有掺杂制粉、压制、烧结、开坯、压力加工等；
其中，所述掺杂制粉根据不同的工艺方法进行划分包括固液的方式、液液的方式以及固固的方式等；
具体来说，基于固液的方式，所述掺杂制粉包括以下步骤：
固液掺杂、还原、制粉；
所述固液掺杂的方法包括：将适量可溶性铈的盐溶液掺杂进钨粉末中，在充分搅拌后，进行分阶段式加热烘干，即得；
所述分阶段式加热烘干采用先低温再高温的烘干方式，即在低于100℃下进行烘干，使铈的盐颗粒缓慢析出，形核数多，再在高于100℃的温度下烘干，颗粒数较多的铈的盐颗粒来不及合并长大，由此可以大幅细化颗粒粒径；
其中，所述分阶段式烘干至少包括2个温度阶段，所述2个温度阶段以100℃为分界线，先在100℃下加热烘干，再在100℃以上加热烘干；例如先在60℃～80℃加热烘干2h～6h，再在110℃～150℃下加热烘干3h～5h；
可以理解的是，在以100℃为分界线划分的该两个温度阶段内，可以分别进行多个温度梯度或多个温度阶段的加热烘干，例如先在60℃下烘干2h，再在80℃下烘干2h，进而升温至120℃进行烘干；当然，以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，而对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干温度阶段的调整和改变，这些都属于本发明的保护范围。
再例如，将适量铈的硝酸盐溶液形式均匀掺杂进蓝钨粉中，在充分搅拌后，先再60℃～80℃下加热2h～6h，再在110℃～150℃下加热3h～5h；
具体来说，基于液液的方式，所述掺杂制粉包括以下步骤：
液液掺杂、还原、制粉；
所述液液掺杂的方法包括：将钨酸和/或钨酸盐溶液与可溶性铈的盐溶液进行掺杂用以后续获得掺杂铈盐的钨粉末；
例如，用偏钨酸铵溶液和铈的盐溶液为原料进行液液掺杂来获得掺杂铈盐的蓝钨粉；
具体来说，基于固固的方式，所述掺杂制粉包括以下步骤：固固掺杂；
所述固固掺杂的方法包括：采用费氏粒度在1.0μm～4.0μm的钨粉末与粒度分布D90<2.0μm的铈的氧化物为原料，进行固固掺杂混合以获得掺杂铈的氧化物钨粉；
进一步地，为了保证铈的氧化物颗粒尺寸，在固固掺杂的步骤中还包括通过水沉淀方法来去除粗颗粒以获得铈的氧化物细颗粒；
基于粗颗粒沉淀快、细颗粒沉淀慢特点，通过沉淀时间30-120分钟的3级沉淀来获得D90<2μm的铈的氧化物；
此外，上述步骤中诸如还原、制粉等步骤，优选但不限于采用以下的实施方式，即：
还原：将固液和/或液液的方式掺杂后所制得的物料在四温区还原炉中把掺杂粉末一次还原成合金粉；
制粉：将还原后所得的合金粉进行混合，混合后组成平均费氏粒度1.0～4.0μm的合金粉置于混粉机。按6～10转/分钟的转速混粉60～90分钟；
粉末压制：采用等静压方式将平均费氏粒度在1.0μm～4.0μm搭配而成的粉末经过160MPa～260MPa压力压制成单重1.5kg～5.0kg的压坯，并在氢气气氛下对压坯进行预烧结，所述预烧结的温度优选为1200-1400℃，增加压坯强度；
烧结：进行烧结，所述烧结的温度优选为1800-2400℃，烧结时间优选为5-15小时，获得密度17.5～18.5g/cm 3的烧结坯条；
开坯：采用多辊轧机在1600～1700℃加热温度下连续轧制把直径15mm～25mm烧结坯条开坯成8.0mm～12.0mm合金杆；
其中，所述多辊轧机的使用，保证轧制后钨杆中铈的氧化物颗粒沿丝材纵向长度与颗粒横截面粒径比值>5；
压力加工：在经由多辊轧机轧制后再采用多道次旋锻，然后通过不同规格拉丝模进行拉拔加工，重复多次拉拔后制成不同规格直径的合金线材；
接着，可以对制成的合金线材施以在1000℃以内的低温去应力退火工序，从而均匀化其应力分布并提高其直线性；所述工序可以在加热炉内进行亦或者其他装置设备内实施， 具体而言，所述合金线材也可以在氢气保护下实施低温去应力退火；
再者，可以对拉拔后的线材进行电解抛光、清洗，使得线材表面变的光滑；所述电解抛光工序例如通过在电解液中浸渍所述合金线材和碳棒等对置电极，向合金线材与对置电极之间通电来进行等。
本发明与常规的钨合金线材相比，具有以下特点和优势：
第一、在本发明的掺杂工序中采用固液掺杂时，烘干采用先低温(低于100℃)下进行烘干，再在高温(高于100℃)下烘干的分阶段式烘干模式进行烘干。先使铈的硝酸盐颗粒缓慢析出，形核数多；再使颗粒数很多的铈的硝酸盐颗粒来不及合并长大，通过这种烘干方式可以大幅细化颗粒粒径。通过调整掺杂烘干温度控制铈的硝酸盐成核和析晶速度，使得掺杂蓝钨颗粒上的铈的硝酸盐晶体更加细小。
固固掺杂时，通过水沉淀方法来去除粗颗粒，同时利用粗颗粒沉淀快、细颗粒沉淀慢特点，通过沉淀时间30-120分钟的3级沉淀来获得D90<2μm的铈的氧化物；
由此，本发明生产的钨粉颗粒表面的铈的氧化物粒径和烧结坯条的铈的氧化物粒径都比传统方法要细小，其铈的氧化物粒径小于2.5μm并且分布更均匀，产品性能更稳定；
第二、本发明采用多辊轧制方式进行烧结坯条的开坯，通过对合金材料以大于2.5m/s的速度、大变形量的深度变形加工，传统的钨杆及钨丝旋锻开坯，开坯过程中因旋锻的剧烈径向加工导致铈的弥散颗粒的断裂，迫使弥散粒子的在钨基体空隙中形成空洞，这种加工方式会导致后续的材料应力集中以及缺陷产生，进而导致后续加工困难。本次采用多辊(三辊/四辊)这样会使合金材料在开坯时基体的纤维组织更发达，纵向变形的速率更快，进而带动铈的氧化物弥散颗粒的细化变形更大、颗粒横截尺寸变得更小轴向尺寸更长，从而保证钨基体以及弥散粒子在开坯后具备较好的塑性及韧性，在后续采用连续锻打时弥散粒子可以进一步形成纤维状态强化组织，从而提高钨丝的强度及韧性。
为此，本发明提供如下所示实施例和对比例：
实施例1.1
本组实施例是按本发明制备一种高强度高韧性钨合金线材，其材料元素组分为：CeO 2为1wt％,W为99wt％。
其制备步骤如下所述：
步骤1、掺杂：将适量铈的硝酸盐溶液均匀掺杂进蓝钨粉中，在充分搅拌后，再先低温80℃烘干4小时再高温烘干120℃的模式进行烘干；
步骤2、还原：将步骤1所得的物料在四温区还原炉中把掺杂粉末一次还原成合适粒度的合金粉；
步骤3、混粉：将步骤2所得的物料按不同粒度组成置于混粉机。按8转/分钟的转速混粉80分钟；
步骤4、粉末压制：采用等静压方式将不同粒度搭配而成的粉末经过200MPa压力压制成单重3.0kg的压坯，并在氢气气氛下对压坯进行低温预烧结，增加压坯强度；
步骤5、高温烧结：进行高温烧结，获得密度18.10g/cm 3的烧结坯条；
步骤6、开坯：采用多辊轧机在1650℃加热温度下连续轧制把直径23.0mm烧结坯条开坯成8.0mm合金杆；
步骤7、压力加工：采用多道次旋锻。然后通过不同规格拉丝模进行拉拔加工，重复多次拉拔后制成不同规格直径的合金线材；
此外，对钨丝实施退火处理，消除其因为塑性变形产生的残余应力，从而能够顺畅地实施多道拉拔加工。
实施例1.2
本组实施例是按本发明制备一种高强度高韧性钨合金线材，其材料元素组分为：CeO 2为0.25wt％,W为99.75wt％。
其制备步骤如下所述：
步骤1、掺杂：将适量铈的硝酸盐溶液均匀掺杂进蓝钨粉中，在充分搅拌后，再先低温80℃烘干4小时再高温烘干120℃的模式进行烘干；
步骤2、还原：将步骤1所得的物料在四温区还原炉中把掺杂粉末一次还原成合适粒度的合金粉；
步骤3、混粉：将步骤2所得的物料按不同粒度组成置于混粉机。按8转/分钟的转速混粉80分钟；
步骤4、粉末压制：采用等静压方式将不同粒度搭配而成的粉末经过200MPa压力压制成单重3.0kg的压坯，并在氢气气氛下对压坯进行低温预烧结，增加压坯强度；
步骤5、高温烧结：进行高温烧结，获得密度18.10g/cm 3的烧结坯条；
步骤6、开坯：采用多辊轧机在1650℃加热温度下连续轧制把直径23.0mm烧结坯条开坯成8.0mm合金杆；
步骤7、压力加工：采用多道次旋锻。然后通过不同规格拉丝模进行拉拔加工，重复多次拉拔后制成不同规格直径的合金线材；
此外，对钨丝实施退火处理，消除其因为塑性变形产生的残余应力，从而能够顺畅地实施多道拉拔加工。
实施例1.3
本组实施例是按本发明制备一种高强度高韧性钨合金线材，其材料元素组分为：CeO 2为1.2wt％,W为98.8wt％。
其制备步骤如下所述：
步骤1、掺杂：将适量铈的硝酸盐溶液均匀掺杂进蓝钨粉中，在充分搅拌后，再先低温80℃烘干4小时再高温烘干120℃的模式进行烘干；
步骤2、还原：将步骤1所得的物料在四温区还原炉中把掺杂粉末一次还原成合适粒度的合金粉；
步骤3、混粉：将步骤2所得的物料按不同粒度组成置于混粉机。按8转/分钟的转速混粉80分钟；
步骤4、粉末压制：采用等静压方式将不同粒度搭配而成的粉末经过200MPa压力压 制成单重3.0kg的压坯，并在氢气气氛下对压坯进行低温预烧结，增加压坯强度；
步骤5、高温烧结：进行高温烧结，获得密度18.10g/cm 3的烧结坯条；
步骤6、开坯：采用多辊轧机在1650℃加热温度下连续轧制把直径23.0mm烧结坯条开坯成8.0mm合金杆；
步骤7、压力加工：采用多道次旋锻。然后通过不同规格拉丝模进行拉拔加工，重复多次拉拔后制成不同规格直径的合金线材；
此外，对钨丝实施退火处理，消除其因为塑性变形产生的残余应力，从而能够顺畅地实施多道拉拔加工。
实施例1.4
本组实施例是按本发明制备一种高强度高韧性钨合金线材，其材料元素组分为：CeO 2为1.5wt％,W为98.5wt％。
其制备步骤如下所述：
步骤1、掺杂：将适量铈的硝酸盐溶液均匀掺杂进蓝钨粉中，在充分搅拌后，再先低温80℃烘干4小时再高温烘干120℃的模式进行烘干；
步骤2、还原：将步骤1所得的物料在四温区还原炉中把掺杂粉末一次还原成合适粒度的合金粉；
步骤3、混粉：将步骤2所得的物料按不同粒度组成置于混粉机。按8转/分钟的转速混粉80分钟；
步骤4、粉末压制：采用等静压方式将不同粒度搭配而成的粉末经过200MPa压力压制成单重3.0kg的压坯，并在氢气气氛下对压坯进行低温预烧结，增加压坯强度；
步骤5、高温烧结：进行高温烧结，获得密度18.10g/cm 3的烧结坯条；
步骤6、开坯：采用多辊轧机在1650℃加热温度下连续轧制把直径23.0mm烧结坯条开坯成8.0mm合金杆；
步骤7、压力加工：采用多道次旋锻。然后通过不同规格拉丝模进行拉拔加工，重复多次拉拔后制成不同规格直径的合金线材；
此外，对钨丝实施退火处理，消除其因为塑性变形产生的残余应力，从而能够顺畅地实施多道拉拔加工。
实施例1.5
本组实施例是按本发明制备一种高强度高韧性钨合金线材，其材料元素组分为：CeO 2为1wt％，K为50ppm，其余为W。
其制备步骤如下所述：
步骤1、掺杂：将适量铈的硝酸盐溶液均匀掺杂进钾含量50ppm的掺钾钨粉中，在充分搅拌后，再先低温80℃烘干4小时再高温烘干120℃的模式进行烘干；
步骤2、还原：将步骤1所得的物料在四温区还原炉中把掺杂粉末一次还原成合适粒度的合金粉；
步骤3、混粉：将步骤2所得的物料按不同粒度组成置于混粉机。按8转/分钟的转 速混粉80分钟；
步骤4、粉末压制：采用等静压方式将不同粒度搭配而成的粉末经过200MPa压力压制成单重3.0kg的压坯，并在氢气气氛下对压坯进行低温预烧结，增加压坯强度；
步骤5、高温烧结：进行高温烧结，获得密度18.10g/cm 3的烧结坯条；
步骤6、开坯：采用多辊轧机在1650℃加热温度下连续轧制把直径23.0mm烧结坯条开坯成8.0mm合金杆；
步骤7、压力加工：采用多道次旋锻。然后通过不同规格拉丝模进行拉拔加工，重复多次拉拔后制成不同规格直径的合金线材；
此外，对钨丝实施退火处理，消除其因为塑性变形产生的残余应力，从而能够顺畅地实施多道拉拔加工。
实施例1.6
本组实施例是按本发明制备一种高强度高韧性钨合金线材，其材料元素组分为：CeO 2为1wt％，La 2O 3为0.2wt％，W为98.8wt％。
其制备步骤如下所述：
步骤1、掺杂：将适量铈的硝酸盐溶液、镧的硝酸盐溶液均匀掺杂进蓝钨粉中，在充分搅拌后，再先低温80℃烘干4小时再高温烘干120℃的模式进行烘干；
步骤2、还原：将步骤1所得的物料在四温区还原炉中把掺杂粉末一次还原成合适粒度的合金粉；
步骤3、混粉：将步骤2所得的物料按不同粒度组成置于混粉机。按8转/分钟的转速混粉80分钟；
步骤4、粉末压制：采用等静压方式将不同粒度搭配而成的粉末经过200MPa压力压制成单重3.0kg的压坯，并在氢气气氛下对压坯进行低温预烧结，增加压坯强度；
步骤5、高温烧结：进行高温烧结，获得密度18.10g/cm 3的烧结坯条；
步骤6、开坯：采用多辊轧机在1650℃加热温度下连续轧制把直径23.0mm烧结坯条开坯成8.0mm合金杆；
步骤7、压力加工：采用多道次旋锻。然后通过不同规格拉丝模进行拉拔加工，重复多次拉拔后制成不同规格直径的合金线材；
此外，对钨丝实施退火处理，消除其因为塑性变形产生的残余应力，从而能够顺畅地实施多道拉拔加工。
对比例1.1
本组比较例是按常规工艺生产的钨合金线材，材料元素组分跟实施例1相同：CeO 2为1wt％,W为99wt％。
其制备如下步骤：
步骤1、掺杂：将适量铈的硝酸盐溶液均匀掺杂进蓝钨粉中，在充分搅拌后，蒸汽烘干，温度120℃，烘干时间4小时；
步骤2、还原：将步骤1所得的物料在四温区还原炉中把掺杂粉末一次还原成合适 粒度的合金粉；
步骤3、混粉：将步骤2所得的物料按不同粒度组成置于混粉机。按8转/分钟的转速混粉80分钟；
步骤4、粉末压制：采用等静压方式将不同粒度搭配而成的粉末经过200MPa压力压制成单重3.0kg的压坯，并在氢气气氛下对压坯进行低温预烧结，增加压坯强度；
步骤5、高温烧结：进行高温烧结，获得密度18.10g/cm 3的烧结坯条；
步骤6、开坯：采用多道次旋锻把直径23mm烧结坯条开坯成8.0mm合金杆；
步骤7、压力加工：再通过多道次旋锻和通过不同规格拉丝模进行拉拔加工，重复多次拉拔后制成不同规格直径的合金线材；
此外，对钨丝实施退火处理，消除其因为塑性变形产生的残余应力，从而能够顺畅地实施多道拉拔加工。
对比例1.2
本组实施例是按本发明制备一种高强度高韧性钨合金线材，其材料元素组分为：CeO 2为1wt％,W为99wt％。
其制备步骤如下所述：
步骤1、掺杂：将适量铈的硝酸盐溶液均匀掺杂进蓝钨粉中，在充分搅拌后，蒸汽烘干，温度120℃，烘干时间4小时；
步骤2、还原：将步骤1所得的物料在四温区还原炉中把掺杂粉末一次还原成合适粒度的合金粉；
步骤3、混粉：将步骤2所得的物料按不同粒度组成置于混粉机。按8转/分钟的转速混粉80分钟；
步骤4、粉末压制：采用等静压方式将不同粒度搭配而成的粉末经过200MPa压力压制成单重3.0kg的压坯，并在氢气气氛下对压坯进行低温预烧结，增加压坯强度；
步骤5、高温烧结：进行高温烧结，获得密度18.10g/cm 3的烧结坯条；
步骤6、开坯：采用多辊轧机在1650℃加热温度下连续轧制把直径23.0mm烧结坯条开坯成8.0mm合金杆；
步骤7、压力加工：采用多道次旋锻。然后通过不同规格拉丝模进行拉拔加工，重复多次拉拔后制成不同规格直径的合金线材；
此外，对钨丝实施退火处理，消除其因为塑性变形产生的残余应力，从而能够顺畅地实施多道拉拔加工。
对比例1.3
本组实施例是按本发明制备一种高强度高韧性钨合金线材，其材料元素组分为：CeO 2为1wt％,W为99wt％。
其制备步骤如下所述：
步骤1、掺杂：将适量铈的硝酸盐溶液均匀掺杂进蓝钨粉中，在充分搅拌后，再先低温80℃烘干4小时再高温烘干120℃的模式进行烘干；
步骤2、还原：将步骤1所得的物料在四温区还原炉中把掺杂粉末一次还原成合适粒度的合金粉；
步骤3、混粉：将步骤2所得的物料按不同粒度组成置于混粉机。按8转/分钟的转速混粉80分钟；
步骤4、粉末压制：采用等静压方式将不同粒度搭配而成的粉末经过200MPa压力压制成单重3.0kg的压坯，并在氢气气氛下对压坯进行低温预烧结，增加压坯强度；
步骤5、高温烧结：进行高温烧结，获得密度18.10g/cm 3的烧结坯条；
步骤6、开坯：采用多道次旋锻把直径23mm烧结坯条开坯成8.0mm合金杆；
步骤7、压力加工：再通过多道次旋锻和通过不同规格拉丝模进行拉拔加工，重复多次拉拔后制成不同规格直径的合金线材；
此外，对钨丝实施退火处理，消除其因为塑性变形产生的残余应力，从而能够顺畅地实施多道拉拔加工。
对比例1.4
本组实施例是按本发明制备一种高强度高韧性钨合金线材，其材料元素组分为：CeO 2为0.05wt％,W为99.95wt％。
其制备步骤如下所述：
步骤1、掺杂：将适量铈的硝酸盐溶液均匀掺杂进蓝钨粉中，在充分搅拌后，再先低温80℃烘干4小时再高温烘干120℃的模式进行烘干；
步骤2、还原：将步骤1所得的物料在四温区还原炉中把掺杂粉末一次还原成合适粒度的合金粉；
步骤3、混粉：将步骤2所得的物料按不同粒度组成置于混粉机。按8转/分钟的转速混粉80分钟；
步骤4、粉末压制：采用等静压方式将不同粒度搭配而成的粉末经过200MPa压力压制成单重3.0kg的压坯，并在氢气气氛下对压坯进行低温预烧结，增加压坯强度；
步骤5、高温烧结：进行高温烧结，获得密度18.10g/cm 3的烧结坯条；
步骤6、开坯：采用多辊轧机在1650℃加热温度下连续轧制把直径23.0mm烧结坯条开坯成8.0mm合金杆；
步骤7、压力加工：采用多道次旋锻。然后通过不同规格拉丝模进行拉拔加工，重复多次拉拔后制成不同规格直径的合金线材；
此外，对钨丝实施退火处理，消除其因为塑性变形产生的残余应力，从而能够顺畅地实施多道拉拔加工。
对比例1.5
本组实施例是按本发明制备一种高强度高韧性钨合金线材，其材料元素组分为：CeO 2为1.6wt％,W为98.4wt％。
其制备步骤如下所述：
步骤1、掺杂：将适量铈的硝酸盐溶液均匀掺杂进蓝钨粉中，在充分搅拌后，再先 低温80℃烘干4小时再高温烘干120℃的模式进行烘干；
步骤2、还原：将步骤1所得的物料在四温区还原炉中把掺杂粉末一次还原成合适粒度的合金粉；
步骤3、混粉：将步骤2所得的物料按不同粒度组成置于混粉机。按8转/分钟的转速混粉80分钟；
步骤4、粉末压制：采用等静压方式将不同粒度搭配而成的粉末经过200MPa压力压制成单重3.0kg的压坯，并在氢气气氛下对压坯进行低温预烧结，增加压坯强度；
步骤5、高温烧结：进行高温烧结，获得密度18.10g/cm 3的烧结坯条；
步骤6、开坯：采用多辊轧机在1650℃加热温度下连续轧制把直径23.0mm烧结坯条开坯成8.0mm合金杆；
步骤7、压力加工：采用多道次旋锻。然后通过不同规格拉丝模进行拉拔加工，重复多次拉拔后制成不同规格直径的合金线材；
此外，对钨丝实施退火处理，消除其因为塑性变形产生的残余应力，从而能够顺畅地实施多道拉拔加工。
实施例2.1
本组实施例是按本发明制备一种高强度高韧性钨合金线材，其材料元素组分为：CeO 2为1wt％,W为99wt％。
其制备步骤如下所述：
步骤1、固固掺杂：将氧化铈粉末至于水溶液中，搅拌5分钟后将上层溶液倒入至二级水槽中再搅拌5分钟，放置沉淀10分钟后将上层水溶液倒入至三级水槽中再搅拌5分钟，放置沉淀30分钟，将上层溶液倒入4级容器中沉淀24小时后过滤掉溶液加热至100度烘干24h获得D90<2.0μm氧化铈粉末；采用平均粒度在2.0μm的钨粉与经过水沉淀处理后D90<2.0μm的适量氧化铈粉末通过混粉设备进行60分钟均匀化混合；
步骤2、粉末压制：采用等静压方式将不同粒度搭配而成的粉末经过200MPa压力压制成单重3.0kg的压坯，并在氢气气氛下对压坯进行低温预烧结，增加压坯强度；
步骤3、高温烧结：进行高温烧结，获得密度18.10g/cm 3的烧结坯条；
步骤4、开坯：采用多辊轧机在1650℃加热温度下连续轧制把直径23.0mm烧结坯条开坯成8.0mm合金杆；
步骤5、压力加工：采用多道次旋锻。然后通过不同规格拉丝模进行拉拔加工，重复多次拉拔后制成不同规格直径的合金线材；
此外，对钨丝实施退火处理，消除其因为塑性变形产生的残余应力，从而能够顺畅地实施多道拉拔加工。
对比例2.1
本组实施例是按本发明制备一种高强度高韧性钨合金线材，其材料元素组分为：CeO 2为1wt％,W为99wt％。
其制备步骤如下所述：
步骤1、固固掺杂：采用平均粒度在2.0μm的钨粉与适量的氧化铈粉末通过混粉设备进行60分钟均匀化混合；
步骤2、粉末压制：采用等静压方式将不同粒度搭配而成的粉末经过200MPa压力压制成单重3.0kg的压坯，并在氢气气氛下对压坯进行低温预烧结，增加压坯强度；
步骤3、高温烧结：进行高温烧结，获得密度18.10g/cm 3的烧结坯条；
步骤4、开坯：开坯：采用多道次旋锻把直径23.0mm烧结坯条开坯成8.0mm合金杆；
步骤5、压力加工：再通过多道次旋锻和通过不同规格拉丝模进行拉拔加工，重复多次拉拔后制成不同规格直径的合金线材；
此外，对钨丝实施退火处理，消除其因为塑性变形产生的残余应力，从而能够顺畅地实施多道拉拔加工。
对比例2.2
本组实施例是按本发明制备一种高强度高韧性钨合金线材，其材料元素组分为：CeO 2为1wt％,W为99wt％。
其制备步骤如下所述：
步骤1、固固掺杂：采用平均粒度在2.0μm的钨粉与适量的氧化铈粉末通过混粉设备进行60分钟均匀化混合；
步骤2、粉末压制：采用等静压方式将不同粒度搭配而成的粉末经过200MPa压力压制成单重3.0kg的压坯，并在氢气气氛下对压坯进行低温预烧结，增加压坯强度；
步骤3、高温烧结：进行高温烧结，获得密度18.10g/cm 3的烧结坯条；
步骤4、开坯：采用多辊轧机在1650℃加热温度下连续轧制把直径23.0mm烧结坯条开坯成8.0mm合金杆；
步骤5、压力加工：采用多道次旋锻。然后通过不同规格拉丝模进行拉拔加工，重复多次拉拔后制成不同规格直径的合金线材；
此外，对钨丝实施退火处理，消除其因为塑性变形产生的残余应力，从而能够顺畅地实施多道拉拔加工。
对比例2.3
本组实施例是按本发明制备一种高强度高韧性钨合金线材，其材料元素组分为：CeO 2为1wt％,W为99wt％。
其制备步骤如下所述：
步骤1、固固掺杂：将适量氧化铈粉末至于水溶液中，搅拌5分钟后将上层溶液倒入至二级水槽中再搅拌5分钟，放置沉淀10分钟后将上层水溶液倒入至三级水槽中再搅拌5分钟，放置沉淀30分钟，将上层溶液倒入4级容器中沉淀24小时后过滤掉溶液加热至100度烘干24h获得D90<2.0μm氧化铈粉末；采用平均粒度在2.0μm的钨粉与经过水沉淀处理后D90<2.0μm的适量氧化铈粉末通过混粉设备进行60分钟均匀化混合；
步骤2、粉末压制：采用等静压方式将不同粒度搭配而成的粉末经过200MPa压力压制成单重3.0kg的压坯，并在氢气气氛下对压坯进行低温预烧结，增加压坯强度；
步骤3、高温烧结：进行高温烧结，获得密度18.10g/cm 3的烧结坯条；
步骤4、开坯：开坯：采用多道次旋锻把直径23mm烧结坯条开坯成8.0mm合金杆；
步骤5、压力加工：再通过多道次旋锻和通过不同规格拉丝模进行拉拔加工，重复多次拉拔后制成不同规格直径的合金线材；
此外，对钨丝实施退火处理，消除其因为塑性变形产生的残余应力，从而能够顺畅地实施多道拉拔加工。
实施例3
本组实施例是按本发明制备一种高强度高韧性钨合金线材，其材料元素组分为：La 2O 3为1wt％,W为99wt％。
其制备步骤如下所述：
步骤1、掺杂：将适量镧的硝酸盐溶液均匀掺杂进蓝钨粉中，在充分搅拌后，再先低温80℃烘干4小时再高温烘干120℃的模式进行烘干；
步骤2、还原：将步骤1所得的物料在四温区还原炉中把掺杂粉末一次还原成合适粒度的合金粉；
步骤3、混粉：将步骤2所得的物料按不同粒度组成置于混粉机。按8转/分钟的转速混粉80分钟；
步骤4、粉末压制：采用等静压方式将不同粒度搭配而成的粉末经过200MPa压力压制成单重3.0kg的压坯，并在氢气气氛下对压坯进行低温预烧结，增加压坯强度；
步骤5、高温烧结：进行高温烧结，获得密度18.10g/cm 3的烧结坯条；
步骤6、开坯：采用多辊轧机在1650℃加热温度下连续轧制把直径23.0mm烧结坯条开坯成8.0mm合金杆；
步骤7、压力加工：采用多道次旋锻。然后通过不同规格拉丝模进行拉拔加工，重复多次拉拔后制成不同规格直径的合金线材；
此外，对钨丝实施退火处理，消除其因为塑性变形产生的残余应力，从而能够顺畅地实施多道拉拔加工。
实施例4
本组实施例是按本发明制备一种高强度高韧性钨合金线材，其材料元素组分为：Y 2O 3为1wt％,W为99wt％。
其制备步骤如下所述：
步骤1、掺杂：将适量钇的硝酸盐溶液均匀掺杂进蓝钨粉中，在充分搅拌后，再先低温80℃烘干4小时再高温烘干120℃的模式进行烘干；
步骤2、还原：将步骤1所得的物料在四温区还原炉中把掺杂粉末一次还原成合适粒度的合金粉；
步骤3、混粉：将步骤2所得的物料按不同粒度组成置于混粉机。按8转/分钟的转速混粉80分钟；
步骤4、粉末压制：采用等静压方式将不同粒度搭配而成的粉末经过200MPa压力压 制成单重3.0kg的压坯，并在氢气气氛下对压坯进行低温预烧结，增加压坯强度；
步骤5、高温烧结：进行高温烧结，获得密度18.10g/cm 3的烧结坯条；
步骤6、开坯：采用多辊轧机在1650℃加热温度下连续轧制把直径23.0mm烧结坯条开坯成8.0mm合金杆；
步骤7、压力加工：采用多道次旋锻。然后通过不同规格拉丝模进行拉拔加工，重复多次拉拔后制成不同规格直径的合金线材；
此外，对钨丝实施退火处理，消除其因为塑性变形产生的残余应力，从而能够顺畅地实施多道拉拔加工。
对比例3
本对比例制备一种铼钨合金线材，其材料元素组分为Re为1wt％,W为99wt％。其制备如下步骤：
步骤1、掺杂：按所述重量百分比称取钨粉和铼酸铵，在掺杂锅内加入适量去离子水和称取的铼酸铵进行充分溶解，然后加入称量好的钨粉，通过固液混合搅拌，最后在120温度下烘干4h；
步骤2、还原：将步骤1所得的物料置于还原炉中，在四温区还原炉中，一次还原成钨铼合金粉，其关键组分为：铼1.000wt％；
步骤3、混粉：将步骤2所得的物料按不同粒度组成置于混粉机，按8转/分钟的转速混粉80分钟；
步骤4：粉末压制：采用等静压方式将步骤4的粉末经过200MPa压力压制成单重3.0kg的压坯，并在氢气气氛下对压坯进行低温预烧结，增加压坯强度；
步骤5、高温烧结：将步骤4的预烧结坯条进行高温烧结，获得密度18.2g/cm 3的烧结坯条；
步骤6、开坯：采用多辊轧机在1650度加热温度下连续轧制把直径23mm烧结坯条开坯成8.0mm合金杆；
步骤7、压力加工：采用多道次旋锻。然后通过不同规格拉丝模进行拉拔加工，重复多次拉拔后制成不同规格直径的合金线材；
此外，对钨丝实施退火处理，消除其因为塑性变形产生的残余应力，从而能够顺畅地实施多道拉拔加工。
对比例4
本组比较例是制备常规纯钨丝。
其制备如下步骤：
步骤1、还原：将仲钨酸铵置于还原炉中，在四温区还原炉中，还原成蓝色氧化钨粉，再经过第二次还原成纯钨粉；
步骤2、混粉：将步骤1所得的物料按不同粒度组成置于混粉机，按8转/分钟的转速混粉80分钟，；
步骤3、粉末压制：采用等静压方式将步骤2的粉末经过160MPa压力压制成单重 3.0kg直径20mm的压坯，并在氢气气氛下对压坯进行低温预烧结，增加压坯强度；
步骤4、高温烧结：将步骤3的预烧结坯条进行高温烧结，获得密度17.6g/cm 3直径17.5mm的烧结坯条；
步骤5、开坯：采用三辊轧机在1600度加热温度下连续轧制把直径17.5mm烧结坯条开坯成8.0mm合金杆；
步骤6、压力加工：采用多道次旋锻。然后通过不同规格拉丝模进行拉拔加工，重复多次拉拔后制成不同规格直径的合金线材；
此外，对钨丝实施退火处理，消除其因为塑性变形产生的残余应力，从而能够顺畅地实施多道拉拔加工。
需要说明的是，上述实施例中的具体参数或一些常用试剂，为本发明构思下的具体实施例或优选实施例，而非对其限制；本领域技术人员在本发明构思及保护范围内，可以进行适应性调整。
将实施例1.1、2.1和对比例1.1、2.1获得的钨粉和烧结坯条，通过电子显微镜测量钨粉表面和烧结坯条的CeO 2颗粒粒径进行评价，其测试结果如表1所示：
表1实施例与对比例的钨粉、坯条的CeO 2颗粒粒径
  粉末 坯条
实施例1.1 70～150nm 300～1800nm
对比例1.1 100～500nm 1000～5000nm
实施例2.1 200～2000nm 400～2500nm
对比例2.1 200～5000nm 800～6000nm
根据表1的测试结果可知，本发明提供的加工工艺可以有效细化合金钨材中的CeO 2颗粒粒径；
将实施例1.1与对比例1.1-1.3和对比例2.1-2.3获得的不同规格产品：坯条、8.0mm、5.0mm、1.0mm、0.4mm棒材及线材，通过电子显微镜测量CeO 2颗粒粒径进行评价，其测试结果如表2所示：
表2实施例和对比例的不同规格产品的CeO 2颗粒粒径
Figure PCTCN2021138514-appb-000001
Figure PCTCN2021138514-appb-000002
根据表1的测试结果可知，采用本发明提供的加工工艺生产的合金坯条及线材，其表面的氧化物颗粒粒径要远远小于对比例1.1-1.3以及对比例2.1-2.3所用工艺生产的合金棒材及线材的氧化物颗粒粒径。
将实施例及对比例获得的不同规格线材：0.1mm、0.06mm、0.04mm、0.025mm，采用下述方法对线材进行抗拉强度、弹性极限强度及推拉韧性测试。
所述抗拉强度测试方法：采用标准拉力机，取长度200mm的钨丝夹持，一端进行恒速加载，获得抗拉强度数据和弹性极限强度；
所述抗拉强度由以下公式(1)计算获得：
σ＝F/S……(1)
其中，F为拉断力，N；S为原截面积，mm；
所述推拉韧性测试方法：将钨丝绕一根拉直的芯线一圈，然后样品盘施加反向作用力(8g以上)，通过电机控制收丝盘进行高速收丝。钨丝缠绕芯线运动，芯线的直径越小，钨丝高速通过不断丝说明韧性越好。优先100μm钨丝，反向作用力50g；40μm钨丝，反向作用力12g；25μm钨丝，反向作用力8g；所述推拉检测设备如图1所示，其测试评价结果见表3所示。
表3固液掺杂实施例及现有技术对比例性能测试表
Figure PCTCN2021138514-appb-000003
Figure PCTCN2021138514-appb-000004
需要说明的是，表3中，“/”为未进行相关测试；
根据表3的测试结果可见：
本发明生产的线材各规格抗拉强度、弹性极限强度远高于常规生产的钨线材，高于铼钨合金线材。在同等推拉韧性上，采用本发明提供的加工工艺制得的钨线材在抗拉强度和推拉韧性的综合性能远优于铼钨合金线材和常规工艺生产的钨线材。
对比例3制得的钨合金线材在抗拉强度可以达到4500MPa以上，但是其推拉性能很差，表明线材的韧性远低于本发明线材。因此，采用本发明提供的加工工艺制得的合金线材，由于加入铈的氧化物等物质和工艺，能够大批量生产规格更细、强度更高、韧性更好的合金线材。
表4固液掺杂实施例1.1和对比例1.1-1.5性能测试表
Figure PCTCN2021138514-appb-000005
Figure PCTCN2021138514-appb-000006
需要说明的是，表4中，“\”为线材规格无法进一步更细加工。
通过表4的测试结果可见:
本发明所提供的固液掺杂以及多辊轧制的开坯方式能够有效提高合金线材各规格下的抗拉强度、弹性极限强度以及推拉韧性，同时更有利于生产规格更细、强度更高、韧性更好的合金线材。
表5固液掺杂实施例2.1和对比例2.1-2.3性能测试表
Figure PCTCN2021138514-appb-000007
Figure PCTCN2021138514-appb-000008
需要说明的是，表5中，“\”为线材规格无法进一步更细加工。
通过表5的测试结果可见:
本发明所提供的固固掺杂以及多辊轧制的开坯方式能够有效提高合金线材各规格下的抗拉强度、弹性极限强度以及推拉韧性，同时更有利于生产规格更细、强度更高、韧性更好的合金线材。
因此，采用本发明提供的合金线材，由于加入铈的氧化物以及其他稀土元素或稀土氧化物等的加入，获得性能更好的合金线材，而在进一步工艺的优化下，能够实现大批量生产规格更细、强度更高、韧性更好的合金线材。
由此，本发明提供的合金线材或本发明提供的制备方法所制备的合金线材可以用于常规钨线材使用的切割加工领域，例如锯线、通过将线材织造为经线和纬线用以制造金属网等；
其中，所述锯线可以用于多种材料的切割，例如硅片、磁性材料、半导体材料等硬面材料，而所述半导体材料中包括蓝宝石、碳化硅等材料的切割，或者配合相关切削装置用以切断，基于其优异的性能在切割线应用方面，能有效改善其切割质量和切割效率，所述金属网可用于丝网印刷、用于检查用的探头、或导管的导线等；
需要说明的是，本发明提供的合金线材在切割领域实际应用中，所述合金线材可以作为母线，并于其上电镀或钎焊金刚石等颗粒，以用于包括硅片、蓝宝石、碳化硅等第三代半导体材料、磁性材料等硬面材料的切割加工；
基于丝网印刷被广泛地应用于印刷线路板、厚膜集成电路、太阳能电池、电阻、电容、压电元件、光敏元件、热敏元件、液晶显示元件等等的制造中，而本发明提供的合金线材所形成的金属网同样可以用于丝网印刷，用以替代不锈钢丝予以实施，例如替代小规格18μm以下的丝网等。
不仅如此，基于本发明提供的合金线材具有高抗拉强度、弹性极限强度以及推拉韧性、良好的导电性能和机械性能，所述合金线材可以适用于合金线材在医疗/工业精密器械线缆绳索领域中的应用，例如在各种机械设备上的线缆/绳索方面的应用中，此类线缆可提供最高的强度和最长的寿命，诸如在微创手术器械或铰接系统中，承受高负载和弯曲负荷
在单晶、多晶硅炉提拉系统选用钢丝绳，随着单晶、多晶硅炉吊装重量的增加，单晶硅炉上所用的钢丝绳的外径也由1.8mm增大到4.5mm，但是在以钢线切断负荷的30％以下为目标的前提下，为了提高单晶硅纯度和使用寿命，以及将“有磁场”植入单晶、多晶硅炉内，传统工艺中采用的是钢丝绳，但是钢丝绳无法应用于磁场中，会造成成品单晶棒晶体方向不平行，并且钢丝绳的富Fe性和高C含量，容易造成单晶硅主要杂质的超标，严重影响高纯度的要求；且随着单晶棒质量的不断增加，单晶、多晶硅炉内1500℃ 下绳的拉力和寿命要求也越来越高。
由此，本发明所提供的合金线材能够很好的满足“提拉系统”绳的高强度、高拉力、无磁性、耐高温，优良的垂直度等技术要求，使其得以应用于熔炼铸造、单晶炉等冶炼行业中，例如高温炉牵引绳索等；
同时，凭借其出色的柔韧性和耐磨性以及出色的抗拉强度和抗疲劳性，所述合金线材能够用于现代手术机器人所用微型机械丝绳的制作材料。
此外，可以将上述合金线材来驱动人类手臂、肘部和手腕的运动，由钨合金线材来驱动外科医生的骨骼肌肉运动，而不是像以往一样由医生自己的身体来驱动，这样机器人就可以减轻医生的负担，让医生在施行多台手术后也不会感到疲乏和劳累。
不仅如此，随着丝绳在医疗机器人和医疗器械的应用中承受的负荷越来越大，其结构也不断优化改进，以往常用的1×7、7×7、7×19结构已被更精密复杂的绞合丝绳(例如7×37、19×19和19×37)取代，不仅在前身的基础上提高了抗拉强度，同时也增加了高模量和出色的柔性，可满足现今外科器械更严苛的应用要求，更值得一提的是，制作直径半毫米、19×37结构的丝绳需要采用直径仅0.0005英寸＝12.7μm的细丝，这种细度几乎肉眼不可见。
此外，基于本发明所提供的合金线材具有的轻薄、高强度、高韧性等特性，还能够应用于纺织等技术领域，例如耐切割防护手套、防护服等，而将该合金线材用于耐切割安全防护用品上有极大的优势，目前现有工艺将钨丝和纱线纺织直接编成手套所使用的常见规格为18.5μm，30μm，40μm，而本发明提供的合金线材还可以加工到更细规格，最细可达3μm，使产品具有更加优异的柔软性，且更加轻薄，在提升防护等级的同时佩戴更加舒适和灵活，适用多种劳动安全保护场合；而高强度细钨丝的强度是不锈钢丝的2倍以上，优良的设计可使防切割等级提高至少2个等级以上，使得其等级评估达到美标的A6-A9和欧标的F级的高防护等级；
而本发明所提供的合金线材无论是直径、抗拉强度还是韧性，均能符合相应的要求。最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (18)

  1. 一种合金线材，其特征在于：
    所述合金线材由钨合金制成，所述钨合金包含钨与铈的氧化物；
    所述合金线材的线径为100μm及以下；
    所述合金线材的抗拉强度为3800MPa以上。
  2. 根据权利要求1所述的合金线材，其特征在于：所述合金线材的铈的氧化物含量为0.1wt％～1.5wt％。
  3. 根据权利要求1所述的合金线材，其特征在于：
    所述合金线材的线径为60μm及以下；
    所述合金线材的推拉芯线直径为350μm以下；
    所述合金线材的弹性极限强度为2500MPa以上；
    所述合金线材的抗拉强度为4200MPa以上。
  4. 根据权利要求1所述的合金线材，其特征在于：所述钨合金还包含有金属元素M，所述金属元素M选自钾、铼、钼、铁、钴或稀土金属中的至少一种。
  5. 根据权利要求4所述的合金线材，其特征在于：所述钾的含量小于80ppm。
  6. 根据权利要求1所述的合金线材，其特征在于：所述钨合金还包含有除铈的氧化物以外的其他一种或多种稀土氧化物。
  7. 一种如权利要求1-6任一项所述的合金线材的制备方法，包括掺杂制粉、压制、烧结、开坯，其特征在于：
    所述开坯包括采用多辊轧制的方式对烧结坯条开坯，以使轧制后钨杆中铈的氧化物颗粒沿丝材纵向长度与颗粒横截面粒径比值>5。
  8. 根据权利要求7所述的合金线材的制备方法，其特征在于：所述掺杂制粉包括以下步骤：
    固液掺杂、还原、制粉；
    所述固液掺杂包括对混合后的钨掺杂溶液进行分阶段式烘干，所述分阶段式烘干至少包括2个温度阶段，所述2个温度阶段以100℃为分界线，先在低于100℃下加热烘干，再在100℃以上加热烘干。
  9. 根据权利要求8所述的合金线材的制备方法，其特征在于：所述固液掺杂中的分阶段式烘干包括第一烘干阶段和第二烘干阶段，所述第一烘干阶段的温度为60～80℃，所述第二烘干阶段的温度为110～150℃。
  10. 根据权利要求8所述的合金线材的制备方法，其特征在于：所述还原包括将固液掺杂后所制得的物料还原成平均费氏粒度为1.0～4.0μm的合金粉。
  11. 根据权利要求7所述的合金线材的制备方法，其特征在于，所述掺杂制粉包括以下步骤：
    固固掺杂；
    所述固固掺杂包括将费氏粒度在1.0μm～4.0μm的钨粉末与粒度分布D90<2.0μm的铈的氧化物为原料，进行混合以获得掺杂铈的氧化物的钨粉。
  12. 根据权利要求7所述的合金线材的制备方法，其特征在于：所述烧结坯条的铈的氧化物粒径小于2.5μm。
  13. 一种合金线材在材料切割领域中的应用；
    其中，所述合金线材采用如权利要求1-6任一项所述的合金线材或者如权利要求7-12任一项所述合金线材的制备方法所制备的合金线材。
  14. 根据权利要求13所述的应用，其特征在于：所述材料至少包括硬面材料；所述硬面材料至少包括硅片、磁性材料、半导体材料；所述半导体材料至少包括蓝宝石、碳化硅。
  15. 一种合金线材在线缆/绳索方面的应用；
    其中，所述合金线材采用如权利要求1-6任一项所述的合金线材或者如权利要求7-12任一项所述合金线材的制备方法所制备的合金线材。
  16. 根据权利要求15所述的应用，其特征在于：所述线缆/绳索用于医疗/工业精密器械及高温炉牵引。
  17. 一种合金线材在纺织领域的应用；
    其中，所述合金线材采用如权利要求1-6任一项所述的合金线材或者如权利要求7-12任一项所述合金线材的制备方法所制备的合金线材。
  18. 根据权利要求17所述的应用，其特征在于：包括将所述合金线材通过纺线或编织的方式制成的手套或防护服。
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