[發明專利]一種高密度飛塊的鎢合金配方及其低溫燒結制備方法

有效

• 申請號: 201310734441.X
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN104745907A
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發明（設計）人: 王廣;范李鵬;申小平;李蓉;賀萍
• 申請（專利權）人: 南京理工大學;南京理工金寧粉末冶金有限公司
• 主分類號: C22C27/04
• 分類號: C22C27/04;C22C1/04;B22F1/00;B22F3/16
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

?????本發明涉及一種鎢基高密度合金配方，尤其是鎢基高密度合金中的W-Ni-Mn系合金配方，更確切地的說是一種高密度飛塊的鎢合金配方及其低溫燒結制備方法。屬于鎢合金材料及制備技術領域。

背景技術?????

???鎢基高密度合金(Tungsten?Heavy?Alloys,?WHAs)也被稱作“高密度合金”或“鎢基重合金”，它是一種以鎢為硬質相，以鎳、銅或鎳、鐵等為黏結相構成的復合材料。鎢基高密度合金具有密度高、強度高、延性好、韌性好、熱膨脹系數小等一系列優異特性，被廣泛的應用在信息、能源、冶金、航空航天、國防軍工和核工業等領域。

???飛塊是工程機械發動機分配泵調速控制器中的一個關鍵零件。在工作時，四只飛塊同時由飛塊座帶動作高速旋轉，在不同轉速下飛塊張開角度不同，改變油量調節桿的位置，從而調節油量以控制發動機速度，保證柴油發動機：（1）穩定在怠速轉動時的最低轉速，使發動機不熄火。（2）限制柴油機的最高轉速，防止飛車。飛塊是發動機中一個致關重要的部件。

???從飛塊的工作狀況來看，飛塊既要有高的密度和一致的質量，高的力學性能又要有高的尺寸精度和低的表面粗糙度，才能確保油泵仍至整個發動機的正常工作。由于飛塊形狀復雜、技術要求高，長期以來一直依賴進口。

???鎢基高密度合金的主要成分是鎢,此外還必須添加一些黏結金屬，以起到液相燒結的作用。根據添加的黏結金屬來分類，可分為W-Ni-Fe高密度合金，W-Ni-Cu高密度合金，W-Ni-Co高密度合金和W-Ni-Mn高密度合金等。

????對于W-Ni-Fe系高密度合金，當ω(Ni)/ω(Fe)=7/3時,形成液相的溫度最低，為1435℃；對于W-Ni-Co系高密度合金，當Co的含量為0時，形成液相的溫度最低，此時液相生成溫度即為Ni的熔點1455℃，隨著Co含量的增加，液相生成溫度提高；對于W-Ni-Cu系高密度合金，其Ni-Cu二元是完全固溶體系，當ω(Ni)/ω(Cu)=4/6時，液相生成溫度至少為1250℃以上；而對于W-Ni-Mn系高密度合金，當ω(Ni)/ω(Mn)=4/6時，Ni與Mn結合形成黏結相的液相生成的熔點約為1014℃，與Ni-Fe、Ni-Co、Ni-Cu作為黏結相比，其液相生成溫度大大降低。

???常規的以鎢為基，Ni、Fe、Cu等為黏結相的鎢基高密度合金的燒結溫度高，對燒結爐的要求高，且對燒結爐的損害嚴重，從而縮短了其使用壽命。而Mn與Ni結合形成黏結相的液相生成的熔點約為1040℃，不僅可以減少對燒結爐的損傷，還可以在很大的程度上節約燒結成本。

????目前飛塊生產的主要是鐵基粉末冶金制品，由于鐵的密度只有7.86g/cm³，其粉末冶金飛塊的密度最多不超過鐵的密度。因而生產的鐵基飛塊密度不高，無法完全滿足飛塊高密度的要求。而鎢的密度高達19.3g/cm³，是鐵的兩倍多，用來生產高密度飛塊具有很廣闊的前景。

???目前，國內外關于鎢基高密度合金的應用已有很多報道，如申請號為US19970874360的美國專利，發現了W-Ni-Mn系高密度合金在絕熱剪切帶方面的應用，還發現W-Ni-Mn系高密度合金可以替代目前的鐵基粉末冶金制品。但運用這種成分獲得的高密度合金主要是針對其在絕熱剪切帶方面的應用。由于其燒結溫度仍然較高，且粉末的成形性不好，應用到復雜形狀飛塊仍存在一定問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鎢基高密度合金配方，尤其是鎢基高密度合金中的W-Ni-Mn系合金配方，更確切地的說是一種低溫燒結制備高密度飛塊的鎢基高密度合金配方。利用該配方，可以生產制備出復雜形狀的高密度飛塊，生產的飛塊具有密度大，硬度高，實際使用效果好等優點。

????實現本發明的技術方案實現為：

????一種高密度飛塊的鎢合金配方，所述鎢合金屬于鎢基高密度合金中的W-Ni-Mn系，具體包括以下組份，各組份的質量比為：W粉：Ni粉：Mn粉：Cu粉：Co粉：Sn粉=90：3-5：3-5：0.5-1.5：0-1：1。

????其中，W粉中粗W粉占60%，細W粉占40%，兩者的粒度分別為200目和100目。

????最優方案為W粉：Ni粉：Mn粉：Cu粉：Co粉：Sn粉=90：4：4：0.5：0.5：1。

????上述高密度飛塊的低溫燒結制備方法，按下述方法制備：

第一步，將原料粉末加入反應器，加入研磨介質及鋼球，混合攪拌；