[發明專利]一種制備高密度鎢鎳鐵合金的燒結工藝

有效

• 申請號: 201210328986.6
• 申請日: 2012-09-07
• 公開（公告）號: CN102787249A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 趙文普;王健;高建杰
• 申請（專利權）人: 洛陽高新四豐電子材料有限公司
• 主分類號: C22C1/04
• 分類號: C22C1/04;C22C27/04
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務所(普通合伙) 41117
• 代理人: 王瑞麗

技術領域

本發明涉及一種鎢鎳鐵合金的燒結工藝，特別是涉及一種制備高密度鎢鎳鐵合金的燒結工藝。

背景技術

鎢鎳鐵合金是一種以鎢為基體（鎢含量為85%-98%）,加入少量Ni、Fe兩種元素組成的合金，其密度高達16.5-19.0g/cm³,又被稱為重合金或高密度合金。鎢鎳鐵合金具有密度高、強度和硬度高、導電性和導熱性好、熱膨脹系數小、抗腐蝕和抗氧化性好、機械加工性和焊接性好等一系列優異的物理力學性能和使用性能，因此鎢鎳鐵合金在國防工業和民用工業中都得到了廣泛的應用，特別是W-Ni-Fe合金在國防工業上用作強毀傷戰斗部材料，它被認為是取代貧鈾彈最具有潛力的環保性軍用新材料。

鎢鎳鐵合金由高熔點的鎢相和具有較低熔點的γ相（Ni-Fe）兩相組成，兩相熔點相差很大（鎢相熔點為3410℃，γ相的熔點極低），因此鎢鎳鐵合金是一種典型的液相燒結合金。在液相燒結中，固相在液相中的溶解度、固相與液相的界面能以及液相沿固-固晶界的滲透性在很大程度上影響燒結速度和顯微組織的變化。燒結工藝參數如顆粒尺寸、燒結溫度、燒結時間、燒結氣氛和壓坯密度對材料的性能也有較大影響。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制備高密度鎢鎳鐵合金的燒結工藝，采用通氫氣保護的中頻感應爐間接加熱燒結法代替傳統的高溫鉬絲燒結爐加熱燒結法，并提出“二步燒結法”燒結工藝以控制鎢鎳鐵合金在液相燒結階段的變形，從而保證鎢鎳鐵合金棒材的密度、純度、內部顯微組織等各種性能要求。?

本發明采用如下技術方案：

一種制備高密度鎢鎳鐵合金的燒結工藝，包括如下步驟：

1）備料：鎢粉的W含量＞99.95?%；鎳粉的Ni含量＞99.8%；鐵粉的Fe含量＞99.5%；

2）選粉：使用200目的篩子，對原材料粉末進行篩選；?3）配粉；

4）裝模：將上述混合后的合金粉，填充在橡膠模袋中；

5）冷等靜壓壓制成型；

6）燒結：采用兩步燒結法在通氫氣保護的中頻感應爐內燒結，分為預燒結、固相燒結、液相燒結三個階段，具體工藝過程如下：

a)?預燒結：室溫升溫至700~900℃，用時3~4?h，保溫1~2h；

b)?固相燒結：繼續加熱至1070℃~1420℃，用時4~6h，保溫1~2h；

c)?液相燒結：繼續加熱至1470℃~1550℃，用時1~2h，保溫1~2h；

d）停爐冷卻后出爐。

作為優選，所述配粉步驟為：

a)?按重量比W：95?，Ni：3.5，Fe：1.5稱取相應重量篩選過的的鎢粉、鐵粉、鎳粉；

?b）將鎢粉、鎳粉、鐵粉在不銹鋼盤里進行初步混合；

c）將初步混合后的合金粉裝入混料機內混合，混合時間為24h～48h。

作為優選，所述的初步混合步驟為：在不銹鋼的容器中先進行人工混合。

作為優選，所述的冷等靜壓壓制成型步驟為：

?a）將夾緊的橡膠模袋，放入等靜壓機的高壓工作容器內；

b）開動壓力泵把液體介質壓入高壓工作容器直至充滿并從放氣孔中冒出為止；

c）隨即開動增壓泵使壓力以5MPa/min的速度升至200Mpa，然后保壓1-2分鐘，最后卸壓過程速度為8MPa/min；

d）壓力去除后，將橡膠套從高壓工作容器中取出，打開橡膠套，即可將壓制成型的鎢鎳鐵合金板坯取出，以便于中頻設備的燒結。

作為優選，所述的二步燒結法的具體操作步驟為：

1）將等靜壓壓制成型的鎢鎳鐵合金坯調入中頻爐內，并排列好，不能有互相擠壓，各料之間間距10mm以上；

????2）蓋好爐蓋，并開啟循環冷卻水，通入氫氣作為保護氣氛，然后啟動中頻爐電源開始加熱；

????3）按照設定的溫度、升溫速度及保溫時間進行操作；

4）整個加熱工藝完成后關閉加熱電源，但繼續通入氫氣及循環冷卻水直至室溫。

作為優選，所述燒結步驟6中，具體工藝過程如下：

a)?預燒結：室溫升溫至700℃，用時3~4?h，保溫1~2h；

b)?固相燒結：繼續加熱至1070℃，用時4~6h，保溫1~2h；

c)?液相燒結：繼續加熱至1470℃，用時1~2h，保溫1~2h；

d）停爐冷卻后出爐。

作為優選，所述燒結步驟6中，具體工藝過程如下：

a)?預燒結：室溫升溫至900℃，用時3~4?h，保溫1~2h；