[發(fā)明專利]一種細(xì)晶難熔金屬的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910303478.0
• 申請日: 2009-06-19
• 公開（公告）號: CN101575690A
• 公開（公告）日: 2009-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 都業(yè)志;侯進(jìn)
• 申請（專利權(quán)）人: 寶雞市蘊(yùn)杰金屬制品有限公司
• 主分類號: C22F1/18
• 分類號: C22F1/18;C21D1/09;C21D1/26;C21D1/74
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所
• 代理人: 羅 笛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種細(xì)晶難熔金屬的制備方法。

背景技術(shù)

難熔金屬中的鉭、鈮及其合金，通常采用電子束或電弧爐將金屬材料融化制成棒狀坯料，然后將該棒狀坯料加熱后，采用擠壓、鍛造和軋制等方法制成各種板、棒、帶或薄等各種形狀的塊體材料；同時，熔煉的鉭鈮在融化狀態(tài)下緩慢冷卻，得到的材料晶粒粗大，雖然采用大擠壓比擠壓可以實現(xiàn)晶粒的細(xì)化，但很難獲得晶粒均勻的超細(xì)等軸晶。熔點(diǎn)更高的鎢和鉬，一般采用粉末冶金法制備，首先將金屬粉末壓制成坯料，然后對該坯料進(jìn)行真空或氫氣氣氛燒結(jié)，形成相對致密的可以加工的塊體材料。采用粉末冶金法制備鎢鉬金屬材料，其固相燒結(jié)方式本身決定了材料具有殘余孔隙，而且晶粒大小不均，對于鎢鉬合金而言，機(jī)械或化學(xué)制粉方法均無法實現(xiàn)材料成分的均勻性。而成分不均和殘余孔隙導(dǎo)致材料的機(jī)械性能、電性能和電子發(fā)射性能降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種細(xì)晶難熔金屬的制備方法，不僅能保證難熔金屬的機(jī)械性能、電性能和電子發(fā)射性能，而且制得的難熔金屬材料成分均勻，組織晶粒細(xì)小均勻、無殘余孔隙。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種細(xì)晶難熔金屬的制備方法，采用現(xiàn)有粉末冶金或等離子噴涂法制得難熔金屬材料，然后將該難熔金屬塊體材料用一定功率和速率的激光束進(jìn)行掃描，使材料快速融化并快速凝固，之后，將激光掃描后的難熔金屬材料在真空或氫氣氣氛中進(jìn)行退火處理，消除應(yīng)力，獲得超細(xì)化晶粒的材料，消除燒結(jié)孔隙，提高材料的密度，尤其是提高合金化元素分布的均勻性，從而提高材料各項性能，該方法按以下步驟進(jìn)行：

步驟1：采用現(xiàn)有粉末冶金或等離子噴涂法制得難熔金屬材料；

步驟2：采用激光器對步驟1制得的難熔金屬材料進(jìn)行掃描，使該難熔金屬材料在激光束掃描區(qū)域融化，然后快速凝固；

步驟3：將步驟2經(jīng)激光掃描后的難熔金屬材料置于真空或氫氣氣氛中，在溫度為1150～1500℃的條件下，保溫30min～60min，進(jìn)行退火處理，制得晶粒超細(xì)化、無殘余孔隙的難熔金屬材料。

其中，步驟2中的激光器采用固體激光器或CO₂激光器。

其中，步驟2的掃描過程中，

需掃描的難熔金屬材料為鉬及鉬合金，控制激光器的輸出功率為1KW～3KW，掃描速率為25mm/min～70mm/min，激光束的光斑直徑為1.0mm～1.5mm，

需掃描的難熔金屬材料為鎢及鎢合金，控制激光器的輸出功率為1.5KW～3KW，掃描速率為25mm/min～70mm/min，激光束的光斑直徑為1.0mm～1.5mm。

本發(fā)明制備方法采用一定功率和速率的激光對難熔金屬材料進(jìn)行一定深度的掃描照射，使得難熔金屬材料的晶粒高度細(xì)化、組織均勻、材料內(nèi)無殘余孔隙，獲得接近或得到理論密度的成分均勻的難熔金屬材料，保證了材料的機(jī)械性能、電性能和電子發(fā)射性能。對于合金而言，合金元素分布均勻。

附圖說明

圖1是采用現(xiàn)有方法制得的一種合金的金相顯微組織圖；

圖2是圖1所示的合金材料采用本發(fā)明方法處理后的金相顯微組織圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

通常采用鍛造或軋制等加工方法提高材料的致密度，而這些方法制得的材料的致密度較差，還存在孔隙，并且材料成本急劇升高，材料的利用率較低。例如對于玻璃或耐火纖維熔化用的鉬電極，表面存在的孔隙會加劇熔體對電極材料的腐蝕速率，降低電極的使用壽命。對于電子或射線發(fā)射材料而言，材料的致密度和組織均勻性是決定材料電子發(fā)射率和射線量的關(guān)鍵。

在固定陽極X-射線管中，致密的鎢金屬作為陽極，在電子轟擊下產(chǎn)生射線。鎢陽極的傳統(tǒng)制備方法是，先用粉末冶金法制備燒結(jié)鎢棒，鎢棒在不低于1500℃溫度下保溫并反復(fù)鍛造，以提高其致密度。鍛造后的鎢棒按照尺寸線切割成薄片，然后雙面平磨，方可用于固定管。該工藝流程長、材料利用率偏低。

本發(fā)明方法采用現(xiàn)有粉末冶金或等離子噴涂法制得難熔金屬材料，然后將該難熔金屬塊體材料用一定功率和速率的激光束進(jìn)行一定深度的掃描，使材料快速融化并快速凝固，之后，將激光掃描后的難熔金屬材料在真空或氫氣氣氛中進(jìn)行退火處理，消除應(yīng)力，獲得超細(xì)化晶粒的材料，消除燒結(jié)孔隙，提高材料的密度，尤其是提高合金化元素分布的均勻性，從而提高材料各項性能。該方法按以下步驟進(jìn)行：

步驟1：采用現(xiàn)有粉末冶金或等離子噴涂法制得難熔金屬材料；

步驟2：采用激光器對步驟1制得的難熔金屬材料進(jìn)行掃描，使該難熔金屬材料在激光掃描區(qū)域進(jìn)行融化，然后快速凝固；