一种难熔金属复合管材的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种难熔金属复合管材的制备方法，具体为：首先通过粘结剂造粒得到复合管材各层所需难熔金属造粒粉；然后将得到的难熔金属造粒粉分别通过难熔金属复合管材等静压成型模具从外至内逐层压制成型，得到双层或多层难熔金属管坯；依次对管坯进行预烧结和热等静压烧结，得到复合管材烧结坯，机加工，即得到难熔金属复合管材。本发明专利技术将管坯从外至内逐层压制成型，管材的尺寸与形位公差与烧结前相比偏离小；通过低温预烧结与热等静压烧结相结合的方式实现管坯致密化，使得管材显微组织细小均匀，界面结合良好，致密度不低于98.5％；最终得到的管材外尺寸精度高、减小了预留加工量、提高了原材粉末利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种难熔金属复合管材的制备方法
本专利技术属于金属复合管材
，涉及一种难熔金属复合管材的制备方法。
技术介绍
难熔金属及其合金具有熔点高、高温强度高等优点，是重要的高温结构材料。难熔金属及其合金的使用温度与它们的熔点直接相关，目前使用较多的是钼合金、钨合金、铌合金等。由于钼合金存在低温脆性、焊接脆性、加工困难和抗高温氧化性差等缺点，其应用范围受到限制。Mo-Nb、Mo-W、Mo-Ta等为无限固溶合金，不存在高温相变或生成脆性相等问题，因此，在Mo中添加一定比例的W、Nb、Ta是提高钼基合金的性能的有效途径之一。同时向难熔金属基体中引入适量的第二相增强颗粒(稀土氧化物或陶瓷相)，难熔金属基复合材料的性能显著高于难熔合金。考虑到实际应用中对材料性能的需求的特殊性，双层或多层管材可以满足难熔金属的功能性实现。现有双层或多层管材的几种可能制备工艺。铸造工艺，即设计专用铸造模具管为芯，芯外管浇铸成型，由于难熔金属熔点高，该工艺对设备要求高、生产成本高，不适用于难熔金属。焊接工艺，是在管与管配合界面区域填充熔点较低的软钎料及相应的助焊剂，如铅基焊料。界面一定厚度的助焊料层，在实现界面冶金结合的同时能够通过自身屈服形变降低与消除焊接件在冷却过程中产生的热应力，考虑到钼及钼合金的焊接脆性，还需进一步探索合适的助焊剂与焊接工艺。压力成型工艺，通过管与管装配后进行压力成型。通过钢管界面区域各自一定量形变，二者新鲜表面在较高温度、较大压应力的作用下实现界面冶金结合并具有较高的结合率。该工艺的缺点是压力成型过程中不能准确控制管的形变量，导致管的壁厚、内孔圆度、内孔同轴度等尺寸偏离。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种难熔金属复合管材的制备方法，用于制备尺寸精度高、性能良好的难熔金属复合管材。本专利技术所采用的技术方案是，一种难熔金属复合管材的制备方法，具体按以下步骤实施：步骤1，将复合管材各层所需要的原料粉末分别通过粘结剂造粒，获得难熔金属造粒粉；步骤2，将步骤1得到的难熔金属造粒粉分别通过难熔金属复合管材等静压成型模具从外至内逐层压制成型，得到双层或多层难熔金属管坯；步骤3，将步骤2得到的双层或多层难熔金属管坯依次进行预烧结和热等静压烧结，得到复合管材烧结坯，机加工，即得到难熔金属复合管材。本专利技术的特点还在于，步骤1中获得的难熔金属造粒粉流动速不大于45s/50g，松装密度不小于1.5g/cm3。步骤2中成型压力为160～200MPa，保压时间为6～15min。步骤3中预烧结具体为：将双层或多层难熔金属管坯放入烧结炉在露点为35℃～60℃的湿氢气氛下，先升温至600℃～900℃保温2h～5h，然后改为干氢气氛升温至1000～1200℃保温2h～5h。烧结具体为：将预烧结后的难熔金属复合管材放入热等静压包套抽真空密封后，置于热等静压炉中进行热等静压烧结，烧结温度为800℃～1500℃，压力为100Mpa～200Mpa，保温保压时间为2-6h。步骤2中所采用的等静压成型模具包括由内而外依次套设的内固定筒、内橡胶筒、外橡胶筒和外固定筒，内橡胶筒内壁紧贴内固定筒外壁，外橡胶筒和内橡胶筒之间的腔体内设置有芯模，芯模靠近外橡胶筒，芯模与内橡胶筒之间形成型腔，型腔两端设置有端塞，形成密封的成型腔；内固定筒上设置有用于注入孔注入冷等静压介质。芯模为管状，芯模外壁贴近外橡胶筒。外固定筒纵剖面为凸字形，筒体靠近下端的直径大于筒体其余部分直径。注入孔位于成型腔所在位置。步骤2具体为：2.1将步骤1所得管材第一层所需的难熔金属造粒粉填入型腔中，密封等静压成型模具，放入冷等静压机中压制，然后卸压，吊出等静压成型模具；2.2脱去等静压成型模具内固定筒、内橡胶筒，露出在型腔处形成的芯坯，对带有芯模的芯坯进行修整，保证芯坯的内孔形规则，然后按照所需压制的管材下一层的厚度更换相应尺寸的端塞、内橡胶筒、内固定筒，并将其与带有芯模的芯坯重新组装，将步骤1所得的管材第二层难熔金属造粒粉装入模具型腔内，压制；2.3重复步骤2.2从外至内逐层进行管坯的压制，直到完成最后一层难熔金属造粒粉的压制，对管坯进行加工，脱去芯模，得到双层或多层难熔金属管坯。本专利技术的有益效果是，1、本专利技术采用粘结剂造粒粉末为原料，粉末填充性能好，且粘结剂有效提高管材双层或多层复合管坯强度，利于后续工艺操作；且等静压成型管坯密度一致性好，后期烧结变形小。2、本专利技术采用钢性芯模，管坯外壁尺寸精度高，直接通过基材管外壁定位，从外至内逐层压制成型，管材的尺寸和形位公差与烧结前相比偏离小。3、本专利技术通过低温预烧结与热等静压烧结相结合的方式实现管坯致密化，使得制备得到复合管材不仅界面结合良好、致密度高(不低于98.5％)，且由于烧结温度低，显微组织细小、均匀。4、本专利技术制备的复合管材外尺寸精度高、减小了预留加工量、提高了原材粉末利用率；部分使用高性能粉末极大提高了产品的使用性能。5、本专利技术不仅适合于难熔金属双层或多层复合金属管材的制备外，还可应用于其他双层或多层金属管材的复合成型。附图说明图1是本专利技术所采用等静压成型模具的结构示意图。图中，1-1.上端塞，1-2.下端塞，2.芯模，3.芯坯，4.型腔，5.外橡胶筒，6.外固定筒，7.内橡胶筒，8.内固定筒。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术一种难熔金属复合管材的制备方法，具体按以下步骤实施：步骤1，将复合管材各层所需要的原料粉末分别通过粘结剂造粒，获得难熔金属造粒粉；难熔金属造粒方法可为喷雾造粒、抛丸造粒等，要求获得的难熔金属造粒粉流动速不大于45s/50g，松装密度不小于1.5g/cm3。步骤2，将步骤1得到的难熔金属造粒粉分别通过难熔金属复合管材等静压成型模具从外至内逐层压制成型，得到压坯；所采用的难熔金属复合管材等静压成型模具，其结构如图1所示，包括由内而外依次套设的内固定筒8、内橡胶筒7、外橡胶筒5和外固定筒6，内橡胶筒7内壁紧贴内固定筒8外壁，外橡胶筒5外壁贴近外固定筒6内壁，外橡胶筒5和内橡胶筒7之间的腔体内设置有芯模2，芯模2靠近外橡胶筒5，芯模2与内橡胶筒7之间形成型腔4，型腔4两端分别设置有上端塞1-1和下端塞1-2，形成密封的成型腔。其中芯模2、内固定筒8、外固定筒6均为刚性模具。芯模2为管状，内表面光滑。外固定筒6为凸型筒，即纵剖面为凸字形，筒体靠近下端的直径大于筒体其余部分直径。凸型筒保证底部与外橡胶筒5、内固定筒8、内橡胶筒7底部相平，利于固定橡胶筒保证外形尺寸。内固定筒8上设有用于向内固定筒8与内橡胶套7之间注入冷等静压介质的注入孔，注入孔位于成型腔所在位置。上端塞1-1和下端塞1-2靠近芯模2一侧均设置有下陷的台面，芯模2位于下陷的台面上，即在端塞和外橡胶筒5之间形成插槽，芯模2位于插槽内。芯模2下端位于外固定筒6直径较大处，芯模2上端所在位置高于外固定筒6顶部，外向橡胶筒5高度高于外固定筒6。上端塞1-1和下端塞1-2的高度均为40～100mm，内、外橡胶筒厚度均为5～10mm，内、外固定筒的厚度均为5～10mm，注入孔的孔径为10～15mm。端塞、内橡胶筒7、内固定筒8需根据管材不同结构层配合芯模2及其他结构更换。难熔金属造粒粉的压坯成型过程具体为：2.1根据所需要制备的难熔金属复本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种难熔金属复合管材的制备方法，其特征在于，具体按以下步骤实施：步骤1，将复合管材各层所需要的原料粉末分别通过粘结剂造粒，获得难熔金属造粒粉；步骤2，将步骤1得到的难熔金属造粒粉分别通过难熔金属复合管材等静压成型模具从外至内逐层压制成型，得到双层或多层难熔金属管坯；步骤3，将步骤2得到的双层或多层难熔金属管坯依次进行预烧结和热等静压烧结，得到复合管材烧结坯，机加工，即得到难熔金属复合管材。

【技术特征摘要】
1.一种难熔金属复合管材的制备方法，其特征在于，具体按以下步骤实施：步骤1，将复合管材各层所需要的原料粉末分别通过粘结剂造粒，获得难熔金属造粒粉；步骤2，将步骤1得到的难熔金属造粒粉分别通过难熔金属复合管材等静压成型模具从外至内逐层压制成型，得到双层或多层难熔金属管坯；步骤3，将步骤2得到的双层或多层难熔金属管坯依次进行预烧结和热等静压烧结，得到复合管材烧结坯，机加工，即得到难熔金属复合管材。2.根据权利要求1所述的一种难熔金属复合管材的制备方法，其特征在于，所述步骤1中获得的难熔金属造粒粉流动速不大于45s/50g，松装密度不小于1.5g/cm3。3.根据权利要求1所述的一种难熔金属复合管材的制备方法，其特征在于，所述步骤2中成型压力为160～200MPa，保压时间为6～15min。4.根据权利要求1所述的一种难熔金属复合管材的制备方法，其特征在于，所述步骤3中预烧结具体为：将双层或多层难熔金属管坯放入烧结炉在露点为35℃～60℃的湿氢气氛下，先升温至600℃～900℃保温2h～5h，然后改为干氢气氛升温至1000～1200℃保温2h～5h。5.根据权利要求1所述的一种难熔金属复合管材的制备方法，其特征在于，所述烧结具体为：将预烧结后的难熔金属复合管材放入热等静压包套抽真空密封后，置于热等静压炉中进行热等静压烧结，烧结温度为800℃～1500℃，压力为100Mpa～200Mpa，保温保压时间为2-6h。6.根据权利要求1-5任一项所述的一种难熔金属复合管材的制备方法，其特征在于，步骤2中所采用的等静压成型模具包括由内而外依次套设的内固定筒(8)、内橡...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓，安耿，罗建海，张菊平，
申请(专利权)人：金堆城钼业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61