[發(fā)明專利]一種復(fù)合稀土氧化物強化的鉬合金頂頭的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410831008.2
• 申請日: 2014-12-27
• 公開（公告）號: CN104511591A
• 公開（公告）日: 2015-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 易永鵬;史振琦;李博;奚斌武;惠軍勝;俞國慶;葛寬余
• 申請（專利權(quán)）人: 金堆城鉬業(yè)股份有限公司
• 主分類號: B22F3/16
• 分類號: B22F3/16;B22F1/00;B22F5/00
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鉬合金頂頭制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合稀土氧化物強化的鉬合金頂頭的制備方法。

背景技術(shù)

在無縫鋼管的穿孔過程中，鉬合金頂頭直接與高溫鋼坯接觸，在軋制摩擦的作用下，鉬合金頂頭鼻部溫度高達(dá)1300℃左右，并且鉬合金頂頭的整個錐面區(qū)承受這巨大的軸向壓力、徑向應(yīng)力和表面摩擦力，同時在穿管的過程中，鉬合金頂頭必須強制水冷。在這種高溫、高壓和急冷急熱的惡劣工作環(huán)境下，鉬合金頂頭經(jīng)受著機械疲勞和熱疲勞的綜合作用，易出現(xiàn)塌頭、墩粗、粘鋼和開裂等失效形式，造成頂頭的使用壽命降低，嚴(yán)重影響了鋼管的成形質(zhì)量、生產(chǎn)成本和效率。

為解決上述問題，常規(guī)的方法采用TZM合金(鋯鈦鉬合金)制備頂頭，作用機理是在鉬基體中固溶形成微量的碳化元素，從而提高鉬合金的再結(jié)晶溫度和強度，然而鉬合金頂頭的工作環(huán)境極其惡劣，而鉬基本身就為脆性材料，TZM合金頂頭在軋棍的巨大扭力下，存在易開裂甚至斷裂的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種復(fù)合稀土氧化物強化的鉬合金頂頭的制備方法，該方法在TZM合金的基礎(chǔ)上添加復(fù)合稀土氧化物，采用混料、壓制成型、精整加工和燒結(jié)的工藝過程制備得到具有良好的高溫硬度和抗彎韌性的鉬合金頂頭，該鉬合金頂頭能夠穩(wěn)定的適應(yīng)高溫、高壓以及急冷急熱的工作環(huán)境。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種復(fù)合稀土氧化物強化的鉬合金頂頭的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一、將碳粉、氫化鈦粉和氫化鋯粉以及稀土氧化物粉置于三維混料機中，在真空條件下混合30min～90min，得到摻雜粉末，然后將所述摻雜粉末和鉬粉混合均勻，得到混合粉末原料；所述稀土氧化物粉為氧化鈰粉和氧化釔粉，所述混合粉末原料中碳粉的質(zhì)量為鉬粉質(zhì)量的0.2％～0.3％，氫化鈦粉的質(zhì)量為鉬粉質(zhì)量的1.0％～1.5％，氫化鋯粉的質(zhì)量為鉬粉質(zhì)量的0.25％～0.32％，氧化鈰粉的質(zhì)量為鉬粉質(zhì)量的0.9％～1.8％，氧化釔粉的質(zhì)量為鉬粉質(zhì)量的0.3％～0.6％；

步驟二、將步驟一中所述混合粉末原料置于冷等靜壓機中壓制成型，得到頂頭坯料；

步驟三、對步驟二中所述頂頭坯料進行精整加工去除多余的頂頭坯料；

步驟四、將步驟三中經(jīng)精整加工后的頂頭坯料置于中頻爐內(nèi)，在氫氣氣氛保護下升溫至1920℃～2000℃后燒結(jié)處理8h～12h，冷卻至室溫后制備得到復(fù)合稀土氧化物強化的鉬合金頂頭。

上述的一種復(fù)合稀土氧化物強化的鉬合金頂頭的制備方法，其特征在于：步驟一所述鉬粉的費氏粒度為2.8μm～3.3μm，松比為0.9g/cm³～1.15g/cm³，質(zhì)量純度不小于99.95％。

上述的一種復(fù)合稀土氧化物強化的鉬合金頂頭的制備方法，其特征在于：步驟一中所述摻雜粉末和鉬粉混合的方式為：將摻雜粉末和鉬粉置于混料機中混合90min～150min。

上述的一種復(fù)合稀土氧化物強化的鉬合金頂頭的制備方法，其特征在于：步驟一中所述碳粉、氫化鈦粉和氫化鋯粉的質(zhì)量純度均不小于99.99％，氧化鈰粉和氧化釔粉的質(zhì)量純度均不小于99.95％。

上述的一種復(fù)合稀土氧化物強化的鉬合金頂頭的制備方法，其特征在于：步驟一中所述氧化鈰粉和氧化釔粉的質(zhì)量比為(2～3):1。

上述的一種復(fù)合稀土氧化物強化的鉬合金頂頭的制備方法，其特征在于：步驟三中所述壓制成型的壓力為180MPa～250MPa，壓制時間為8min～10min。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：

1、本發(fā)明的方法在TZM合金的基礎(chǔ)上添加復(fù)合稀土氧化物，采用混料、壓制成型、精整加工和燒結(jié)的工藝過程制備得到具有良好的高溫硬度和抗彎韌性的鉬合金頂頭，該鉬合金頂頭能夠穩(wěn)定的適應(yīng)高溫、高壓以及急冷急熱的工作環(huán)境。

2、本發(fā)明中通過控制摻雜元素的添加比例，并結(jié)合鈰和釔兩種稀土元素在鉬合金晶界中的強化機理，得到高溫硬度大且韌性好的鉬合金頂頭，其中混料時鈰和釔兩種稀土元素的復(fù)合添加比單獨添加鈰或釔在細(xì)化晶粒以及抑制鉬晶粒長大方面的能力更強，且在頂頭坯料燒結(jié)之前進行精整加工能夠有效的降低車削成本，待鉬合金頂頭燒結(jié)完成后即為成品，無需進行二次加工，極大的提高鉬合金的生產(chǎn)效率，另外，燒結(jié)過程中混合粉末原料中的合金元素充分反應(yīng)形成第二相復(fù)合氧化物，利用該第二相復(fù)合氧化物在鉬基晶界的固溶強化、彌散強化以及釘扎作用，有效的提高了鉬合金的再結(jié)晶溫度，從而提高了鉬合金頂頭的高溫硬度，改善了其塑性。