[發明專利]一種高性能鎢合金棒材及其制備方法

有效

• 申請號: 201711098982.2
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN109306420B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 董帝;劉國輝;熊寧;王承陽;蘇國平
• 申請（專利權）人: 安泰天龍鎢鉬科技有限公司;安泰科技股份有限公司
• 主分類號: C22C27/04
• 分類號: C22C27/04;B22F3/10;B22F3/24;C22F1/18;B22F5/00
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 劉春成;榮紅穎

本發明涉及一種高性能鎢合金棒材及其制備方法，該棒材按質量百分比由如下組分組成：錸10～26％，碳化物0.3～3％，余量為鎢；鎢的部分由Si、Al、K組分替代。該高性能鎢合金棒材制備步驟依次包括：鎢錸預合金粉末的制備、鎢合金粉末的制備、成形處理、燒結處理、軋制變形處理、熱處理，最后經機加工得到高性能鎢錸合金棒材。本發明提供的鎢合金具有晶粒細小、組織均勻、雜質元素含量較低、高致密性、高強度、抗高溫蠕變等優異性能；本發明的制備方法制備的鎢合金材料晶粒細小、均勻，室溫抗拉強度≥1500MPa、斷后伸長率≥15％，2000℃抗拉強度≥200MPa、斷后伸長率≥15％。

技術領域

本發明屬于粉末冶金技術領域，具體涉及一種高性能鎢合金棒材及其制備方法。

背景技術

隨著航空航天高溫應用領域的不斷發展，對材料的高溫強度、抗燒蝕性能、抗高溫蠕變性能等要求越來越高。鎢合金具有高熔點、高強度、高硬度、高塑性、高再結晶溫度、高電阻率，低蒸氣壓、低電子逸出功和低塑性脆性轉變溫度等一系列優良性能；尤其重要的是，鎢合金具有優異的高溫力學性能，使其成為2000℃條件下使用的超高溫結構材料的首選。

目前對于鎢錸合金的研究主要集中在對絲材的研究，國內對于大規格尺寸鎢錸合金結構材料的研究未見報道。為了使鎢錸合金在高溫條件下具有更好的性能，目前研究在向細化、純化和強韌化的方向發展，第二相顆粒強化高錸含量鎢錸合金將成為未來研究的重點。在《鎢錸合金制備方法和高溫力學性能的研究進展》(王峰,鄭欣等.《中國鎢業》2014年4月29卷2期)一文中，作者提到了國外W.D.Kloop和W.D.Witzke通過真空電弧熔煉制備W-25Re-0.27HfC合金錠，并嘗試通過熱擠壓的方式開坯制造W-25Re-0.27HfC合金棒材，但未獲成功；Todd Leonhardt通過粉末冶金法制備出坯料，然后經過熱等靜壓處理，最后經過旋鍛和擠壓變形加工方法，得到的直徑30mm左右W-24.5Re-2HfC的棒材，室溫抗拉強度可以達到1400MPa，斷后伸長率可以達到10％，1900℃抗拉強度達到250MPa以上，但斷后伸長率不足10％，且此種制造方法工藝復雜，而且旋鍛工藝不適于制備更大直徑的棒材，熱擠壓工藝材料利用率低，成本偏高，不適于規模化生產鎢合金。

發明內容

針對現有技術中存在的缺點，本發明的目的之一在于提供一種高性能鎢合金棒材，能夠滿足航空航天高溫應用領域對結構材料在2000℃條件下的使用要求。

本發明的目的之二在于提供一種高性能鎢合金棒材的制備方法，采用粉末冶金工藝，制備的鎢合金材料晶粒細小、均勻，室溫抗拉強度≥1500MPa、斷后伸長率≥15％，2000℃抗拉強度≥200MPa、斷后伸長率≥15％。

為了實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：

一種高性能鎢合金棒材，按質量百分比，由如下組分組成：錸10～26％，碳化物0.3～3％，余量為鎢(即鎢的質量分數為71～89.7％)。

在上述高性能鎢合金棒材中，作為一種優選實施方式，所述鎢由摻雜鎢替代，更優選地，所述摻雜鎢按質量百分比由如下組分組成：Si 0.015～0.035％，Al 0.003～0.01％，K 0.006～0.016％，余量為鎢。摻雜微量的Si、Al、K，有利于進一步提高材料的加工性能，尤其是對于低錸含量的鎢錸合金而言。

在上述高性能鎢合金棒材中，作為一種優選實施方式，所述碳化物為HfC、TiC、ZrC、TaC中的一種或多種；更優選地，按質量百分比，在所述高性能鎢合金棒材中，所述碳化物的含量為0.3～1.5％。

本發明的高性能鎢合金棒材中，各組分設計的原理如下：

鎢，為合金的基體。