[發明專利]一種大型高致密鎢合金配重的制備方法

有效

• 申請號: 201210550366.7
• 申請日: 2012-12-17
• 公開（公告）號: CN103866147A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 馮宏偉;侯福青;吳紅;祝理君;鄒敏明;趙紅梅;梁棟
• 申請（專利權）人: 中國兵器工業第五二研究所
• 主分類號: C22C1/04
• 分類號: C22C1/04;C22C27/04
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 袁忠衛

技術領域

本發明屬于粉末冶金技術領域，涉及一種高致密鎢合金大型配重及其制備方法，適用于制備大型船舶、飛機、汽車用配重。

背景技術

鎢合金密度是鋼的兩倍，鉛的1.5倍以上，而且無毒、無輻射、具有環境安全性，耐腐蝕、高硬度、易加工，能夠長時間保持形狀不變，可以大大減小零件的尺寸，是各種配重產品的首選材料。在很多船舶、賽車、汽車、飛機上均裝有不同形狀和重量的各種鎢合金配重。

鎢合金配重的制備方法通常采用粉末冶金技術，其主要工藝路線為，鎢、鎳、鐵(或銅)等原料粉末經機械混合后，裝入模具，在粉末成型壓機或冷等靜壓機上壓制成型，然后在有氣氛保護的燒結爐中進行液相燒結。燒結后的坯料按照配重零件的圖紙要求進行機械加工為成品。隨著相關技術的發展，大型船舶、飛機等所用的鎢合金配重越來越向大型化發展。目前配重單件重量可達數百Kg，甚至超過1噸。這樣大的重量給制備工藝帶來了極大的難度。由于大型鎢合金配重制備所需的液相燒結時間比小型件大幅延長，使燒結坯料產生嚴重的成分偏析和坍塌變形，造成配重零邊部和芯部組織、性能不均勻，甚至產生開裂等更為嚴重的制備缺陷。另外，過量燒結坍塌變形會造成原料過度消耗，這對于單件原材料成本達數萬元甚至十幾萬元的大型鎢合金配重，如何降低原料消耗，是另一個難題。

為了達到既滿足配重零件的密度要求，又盡可能節省原材料的目的，現在的生產者通常采用的解決辦法為：提高材料成分配比中的鎢含量，并將液相燒結工藝改變為固相燒結。這樣使配重坯料即使不經過液相燒結過程，也可以達到要求的密度值，同時減少了燒結變形，提高了材料利用率。但是由于固相燒結工藝難以使大型坯料達到理想的致密度，因而坯料心部存在大量氣孔、疏松等缺陷，內外密度均勻度較低，極低的材料性能影響了配重的進一步加工和使用，所以這種工藝只能用于制備形狀簡單、性能要求低的產品。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種大型高致密鎢合金配重的制備方法，制得的配重邊部和芯部組織均勻，其芯部也是高致密的，而且成本低，適用于大型的鎢合金配重的制備。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種大型高致密鎢合金配重的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

1）將大型配重分成重量在50Kg以下的若干個小配重；

2）按以下鎢合金配重的質量百分比組分進行配料：鎢粉91％～95%、鎳粉3.50％～7.5%、鐵粉1.0％～3.0%；

3）將上述三種原料粉末按比例稱好，混勻后壓制成小配重坯料，然后將壓制好的小配重坯料進行液相燒結；

4）將燒結好的小配重需要連接的面加工為平面，將其中一件小配重放置在燒結舟上，連接面保持水平或垂直于燒結舟，再把另一件小配重與前一件小配重兩連接面貼合放置在一起，其它小配重也采用相同的方法放置，最后將所有小配重連同燒結舟一同放入定點式氫氣爐進行液相燒結。

作為優選，所述鎢粉、鎳粉、鐵粉的粒徑為1μm～12μm。

作為優選，所述步驟3）中的混勻是在機械混合機進行混合，球料質量比0.2~0.3，筒轉速15r/min～25r/min，混合5h～12h。

作為改進，所述步驟3）中的壓制成配重坯料的過程為：將混好的合金粉末裝入彈性膠套內，封上膠塞，放入濕套式冷等靜壓機進行壓制，壓制力100MPa～250MPa，保壓時間1s～10s。

再改進，所述步驟3）中的燒結是在定點式氫氣爐中進行液相燒結，保護氣氛為H₂或氨分解氣體，燒結溫度1400℃～1500℃，升溫速度4℃/min～6℃/min，保溫時間40min～120min。

再改進，所述步驟4）中的小配重的連接面的表面粗糙度在Ra6.3以下。

最后，所述步驟4）中的燒結工藝為：保護氣氛為H₂或氨分解氣體，燒結溫度1480℃～1550℃，升溫速度4℃/min～6℃/min，保溫時間30min～60min。

與現有技術相比，本發明的優點在于：先制備若干小配重，再采用液相燒結工藝將小配重連接在一起的方法制造大型鎢合金配重，解決了以往工藝難以使大型坯料達到理想的致密度的問題。采用本發明的技術制備的大型鎢合金配重不僅可以滿足密度的要求，而且配重邊部和芯部組織均勻，燒結后的配重的平均晶粒度在30μm～50μm，同時成本較低。對于沒有大型冷等靜壓成型設備的生產企業，可以采用本發明的方法制備大型鎢合金配重。

附圖說明

圖1小配重的燒結連接放置方式之一；

圖2小配重的燒結連接放置方式之二；