[發明專利]一種提高鎢錸合金高溫摩擦性能的方法

有效

• 申請號: 202110305792.3
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN113061762B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 李延超;張文;林小輝;梁靜;薛建嶸;辛甜
• 申請（專利權）人: 西北有色金屬研究院
• 主分類號: C22C1/04
• 分類號: C22C1/04;C22C27/04;B22F3/04;B22F3/15;B22F3/10
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 馬小燕

本發明公開了一種提高鎢錸合金高溫摩擦性能的方法，該方法包括：一、根據目標產物鎢錸合金分別稱取W粉、Re粉和HfC粉，并在惰性氣體保護下高能球磨得到混合合金粉末；二、將混合合金粉末密封后壓制成型得到坯料，然后放置于氫氣爐中燒結得到燒結坯；三、將燒結坯裝入包套中封焊，然后進行熱等靜壓，去除包套后得到鎢錸合金。本發明通過將高能球磨、冷等靜壓、氫氣燒結和熱等靜壓結合制備鎢錸合金，有效去除原料中的雜質，避免了軟化相形成，提高了鎢錸合金致密度，避免HfC團聚出現孔狀，充分發揮HfC的多尺寸強化效應，大大提高鎢錸合金的強度和硬度，從而提高了鎢錸合金的高溫摩擦性能，延長其使用壽命，減少工程事故的發生。

技術領域

本發明屬于粉末冶金/復合材料技術領域，具體涉及一種提高鎢錸合金高溫摩擦性能的方法。

背景技術

鎢錸合金是一種高熔點合金，由于稀土元素錸的加入，具有高強度、高再結晶溫度和低脆化轉變溫度(DBTT)等一系列優良性能，且加工性能得到提高。因此，鎢錸合金適合制作高溫熱電偶和陰極導線，并應用于溫度測量領域。近年來，隨著研究的深入，成分和制備工藝優化后的W-Re合金擴展到其應用領域，如被廣泛應用于電子、核能、高溫結構材料等領域。

目前，電弧推力器噴嘴主要采用W-24Re合金制備而成，但由于稀土元素錸含量較高，鎢錸合金的成本大大提高。為了解決這一問題，研究人員采用了不同的方法來改善W-Re合金的性能，其中采用碳化物顆粒強化是合金強化中最常用、最有效的方法之一。該方法不僅保持W-Re合金室溫和高溫下優良的力學性能，而且降低了錸的含量；同時，添加碳化物可以顯著提高W-Re合金的蠕變性能和抗燒蝕性能。

電弧推力器噴嘴應用過程中的工況環境嚴苛，通過電弧加熱推動劑，把電能轉化為氣體熱能并形成電離氣體，然后加速經膨脹節的噴嘴，以超音速射流的形式產生推力。因此，噴嘴的通道結構、緊密度以及所涉及的噴射流動問題對提高電弧加熱發動機的效率起著極其重要的作用。

在這樣惡劣的條件下，一方面需要克服電弧推力器噴嘴緊固件自身之間的松動給強沖蝕帶來的不良影響，另一方面高溫燒蝕產生的金屬顆粒的機械摩擦、侵蝕和剝蝕，導致噴嘴W-Re合金材料出現磨損和脫落，最終影響噴嘴的內部溫度分布和輸運性能。因此，為了改善以上不足，如何得到一種性能較好，價格成本低、抗高溫耐磨擦好的鎢錸合金材料是當前急需解決的一個問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種提高鎢錸合金高溫摩擦性能的方法。該方法通過將高能球磨、冷等靜壓、氫氣燒結和熱等靜壓結合制備鎢錸合金，有效去除原料中的雜質，避免了軟化相形成，提高了鎢錸合金致密度，避免HfC團聚出現孔狀，充分發揮HfC的多尺寸強化效應，大大提高鎢錸合金的強度和硬度，從而提高了鎢錸合金的高溫摩擦性能，延長其使用壽命，減少工程事故的發生。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種提高鎢錸合金高溫摩擦性能的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、根據目標產物鎢錸合金中各元素的摩爾配比，分別稱取W粉、Re粉和HfC粉，并在惰性氣體保護下高能球磨進行機械合金化處理，得到混合合金粉末；

步驟二、將步驟一中得到的混合合金粉末裝入橡膠包套內密封后，放置于冷等靜壓機中壓制成型得到坯料，然后將坯料放置于氫氣爐中燒結，得到燒結坯；所述燒結的過程為：在氫氣氣氛下，先以20℃/min的速率升溫至800℃保溫2h，然后以10℃/min的速率升溫至1700℃，再以50℃/min的速率升溫至2450℃保溫8h后隨爐冷卻；

步驟三、將步驟二中得到的燒結坯裝入相同規格的包套中進行封焊，然后進行熱等靜壓，去除包套后得到鎢錸合金。