一种蝶形钼钨双金属复合旋转靶的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种蝶形钼钨双金属复合旋转靶的制备方法，该方法包括：一、向蝶形石墨模具的筒体与下模组成的腔体内装填Mo‑W粉末，采用上模预压形成钼钨粉层；二、向钼钨粉层上装填钨粉形成钨粉层，然后盖上上模进行真空热压烧结，得蝶形钼钨双金属复合旋转靶粗品；三、将蝶形钼钨双金属复合旋转靶粗品进行热处理，经机加工得蝶形钼钨双金属复合旋转靶。本发明专利技术采用Mo‑W粉末作为复合旋转靶的基体材料，有效提高了复合旋转靶中靶面与基体的结合强度，避免了使用过程中靶面与基体的开裂分层，延长了复合旋转靶的使用寿命，解决了钼钨金属复合靶的复合压制分层和烧结以及锻打开裂问题，且提高了复合旋转靶的一次成形成品率。

Fabrication of a butterfly-shaped molybdenum-tungsten bimetallic rotating target

【技术实现步骤摘要】
一种蝶形钼钨双金属复合旋转靶的制备方法
本专利技术属于难熔金属加工
，具体涉及一种蝶形钼钨双金属复合旋转靶的制备方法。
技术介绍
蝶形钼钨双金属复合旋转靶用作医用X-射线管中的旋转阳极，是目前医用CT机的主要部件，它的直径通常在50mm～250mm。对蝶形钼钨双金属复合旋转靶的要求比较严格，不仅要求其表面尺寸精度高、靶面的密度高，且要求靶面有较高的抗热震性，以保障靶材在高速旋转下的动平衡。国内外医用CT机的常用靶材为钼基钨靶，即以钼为基体、以钨为靶面的Mo/W复合靶。钼的密度为钨的一半左右，其比热容为钨的二倍，因此钼基钨靶的靶材既解决了靶材的散热性，又减少了靶材的体积和重量，提高了靶材的使用寿命。目前，该研究领域的发展存在两方面问题：一是如何提高钼钨复合靶组织的致密化、均匀化和稳定性；二是如何提高钼层和钨层之间的结合强度，同时保证在高温下服役不开裂。钼钨双金属复合旋转靶的常用制备方法为粉末冶金法和化学气相沉积法。化学气相沉积法生产效率低，沉积(钨)材料利用率仅为10％左右，导致靶材生产成本高，且沉积钨层靶面的致密度不高。目前，国内外常用靶材的制备方法为粉末冶金法，主要流程为压制、烧结和锻打。粉末冶金法有几个重要的环节有待解决，其一是采用单纯的钨粉和钼粉压制，由于钨粉和钼粉的弹性后效不同很容易分层；其二是烧结过程中，钨层与基体钼层的收缩率不一致，由于拉应力作用而导致开裂的几率非常高；其三是在后续锻打成形时，由于钼钨变形应力不同导致金属沿垂直于锻造方向流动速率不同，Mo/W结合处会产生较大的应力，宏观表现为沿钼钨界面产生裂纹。因此，虽然粉末冶金法材料消耗少，生产成本低，但其流程长，在压制、烧结和锻打过程中钼基和钨层分层倾向大，成品率低。以上两种方法制备的产品一般很难达到较高的致密度，或多或少夹杂一定量的孔洞残留，这将严重影响产品的使用性能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种蝶形钼钨双金属复合旋转靶的制备方法。该方法采用Mo-W粉末作为复合旋转靶的基体材料，减轻了复合旋转靶的质量，增大了复合旋转靶的热容量，有效提高了复合旋转靶中靶面与基体的结合强度，避免了使用过程中靶面与基体的开裂分层，延长了复合旋转靶的使用寿命，解决了钼钨金属复合靶的复合压制分层和烧结以及锻打开裂问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种蝶形钼钨双金属复合旋转靶的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、向蝶形石墨模具的筒体与下模组成的腔体内预先装填Mo-W粉末并将Mo-W粉末的表面整理成蝶形，然后盖上上模进行预压，形成钼钨粉层；步骤二、向步骤一中形成的钼钨粉层上装填钨粉并将钨粉的表面整理成蝶形，形成钨粉层，然后盖上上模进行真空热压烧结，得到蝶形钼钨双金属复合旋转靶粗品；所述钨粉与步骤一中Mo-W粉末的装填质量比为(3～20)：(10～60)；步骤三、将步骤二中得到的蝶形钼钨双金属复合旋转靶粗品进行热处理，然后经机加工得到蝶形钼钨双金属复合旋转靶。本专利技术采用Mo-W粉末作为复合旋转靶的基体材料，采用钨粉作为复合旋转靶的靶面材料，首先保证了复合旋转靶的优良的导热性能，同时钨靶面在电子束轰击下产生大量X射线，完全满足了复合旋转靶的使用功能；由于复合旋转靶使用过程中需安装在X-射线管的转子上进行高速旋转，钨的密度较高，质量较大，纯钨靶材的启动力矩增大，转子的轴承负荷增加，X-射线管的寿命降低，不利于CT机的长时间工作，而钼的密度仅为钨的一半左右，比热容为钨的二倍左右，本专利技术采用Mo-W粉末作为复合旋转靶的基体材料，在保留复合旋转靶较高致密度的同时，大大减轻了复合旋转靶的质量，增大了复合旋转靶的热容量，增大了复合旋转靶的输出功率，延长了X-射线管的使用寿命，有利于CT机的长时间工作；另外，本专利技术采用Mo-W粉末作为复合旋转靶的基体材料，真空热压烧结过程中基体材料中的W与靶面材料中的W发生扩散现象，并产生粘结作用，有效提高了复合旋转靶中靶面与基体的结合强度，避免了使用过程中靶面与基体的开裂分层。上述的一种蝶形钼钨双金属复合旋转靶的制备方法，其特征在于，步骤一中所述Mo-W粉末中钨的质量含量为3％～20％。Mo-W粉末中W含量太少，不利于基体材料与靶面材料的结合，W含量过高，则W质量太高，基体材料的传热效果明显下降；因此上述钨含量的Mo-W粉末既减轻了复合旋转靶的质量，又不影响基体材料的传热效果，保证了基体材料与靶面材料的结合效果。上述的一种蝶形钼钨双金属复合旋转靶的制备方法，其特征在于，步骤一中所述预压的压力为15MPa～20MPa。预压压力过低会影响钼钨粉层表面的平整度，压力过高会降低钼钨粉层与钨粉层的结合力，因此优选上述预压的压力范围，在保证钼钨粉层表面的平整度的前体下，提高了钼钨粉层与钨粉层的结合力。上述的一种蝶形钼钨双金属复合旋转靶的制备方法，其特征在于，步骤一和步骤二中整理成蝶形采用的整理工具均为蝶形薄聚四氟乙烯刮片。聚四氟乙烯为轻质高分子材料，易于加工成蝶形且不污染物料，避免了采用金属材质刮片的操作安全隐患，有利于蝶形形状的边角规整。上述的一种蝶形钼钨双金属复合旋转靶的制备方法，其特征在于，步骤二中所述钨粉与步骤一中Mo-W粉末的装填质量比为1：3。上述优选装填质量比的钨粉与Mo-W粉末制备得到的蝶形钼钨双金属复合旋转靶，既具有优良的导热性能，满足复合旋转靶的使用功能，同时又有效减轻了复合旋转靶的质量，增大了复合旋转靶的热容量；另外，上述优选装填质量比的钨粉与Mo-W粉末制备得到的蝶形钼钨双金属复合旋转靶中，靶面与基体的结合强度得到提高，使用过程中靶面与基体的不易开裂分层，使用寿命得到延长。上述的一种蝶形钼钨双金属复合旋转靶的制备方法，其特征在于，步骤二中所述真空热压烧结的条件为：真空度不超过1×10-2Pa，温度1500℃～1800℃，压力45MPa～55MPa，时间2h～6h。采用上述高温高压的真空热压烧结条件，有利于提高蝶形钼钨双金属复合旋转靶的致密度，且在常规热压模具的使用要求范围内，提高了本专利技术方法的适用性。上述的一种蝶形钼钨双金属复合旋转靶的制备方法，其特征在于，所述真空热压烧结的升温速率为15℃/min～25℃/min。采用上述升温速率，及提高了真空热压烧结的效率，又有利于钼钨粉层和钨粉层中低熔点杂质的挥发，提高了蝶形钼钨双金属复合旋转靶的质量。上述的一种蝶形钼钨双金属复合旋转靶的制备方法，其特征在于，步骤三中所述热处理的温度为1200℃～1500℃，保温时间为30min～60min。采用上述参数进行热处理，有效消除了蝶形钼钨双金属复合旋转靶粗品中的内应力，避免因内应力出现的裂纹、崩边等现象，提高了蝶形钼钨双金属复合旋转靶的成品率。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术采用Mo-W粉末作为复合旋转靶的基体材料，在满足复合旋转靶使用功能的前提下，大大减轻了复合旋转靶的质量，增大了复合旋转靶的热容量，有效提高了复合旋转靶中靶面与基体的结合强度，避免了使用过程中靶面与基体的开裂分层，延长了复合旋转靶的使用寿命。2、本专利技术的复合旋转靶大大减轻了靶材的质量，从而减轻了X-射线管中转子的轴承负荷，延长了X-射线管的使用寿命，有利于CT机的长时间工作。3、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蝶形钼钨双金属复合旋转靶的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、向蝶形石墨模具的筒体(1)与下模(2)组成的腔体内预先装填Mo‑W粉末并将Mo‑W粉末的表面整理成蝶形，然后盖上上模(5)进行预压，形成钼钨粉层(3)；步骤二、向步骤一中形成的钼钨粉层(3)上装填钨粉并将钨粉的表面整理成蝶形，形成钨粉层(4)，然后盖上上模(5)进行真空热压烧结，得到蝶形钼钨双金属复合旋转靶粗品；步骤三、将步骤二中得到的蝶形钼钨双金属复合旋转靶粗品进行热处理，然后经机加工得到蝶形钼钨双金属复合旋转靶。

【技术特征摘要】
1.一种蝶形钼钨双金属复合旋转靶的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、向蝶形石墨模具的筒体(1)与下模(2)组成的腔体内预先装填Mo-W粉末并将Mo-W粉末的表面整理成蝶形，然后盖上上模(5)进行预压，形成钼钨粉层(3)；步骤二、向步骤一中形成的钼钨粉层(3)上装填钨粉并将钨粉的表面整理成蝶形，形成钨粉层(4)，然后盖上上模(5)进行真空热压烧结，得到蝶形钼钨双金属复合旋转靶粗品；步骤三、将步骤二中得到的蝶形钼钨双金属复合旋转靶粗品进行热处理，然后经机加工得到蝶形钼钨双金属复合旋转靶。2.根据权利要求1所述的一种蝶形钼钨双金属复合旋转靶的制备方法，其特征在于，步骤一中所述Mo-W粉末中钨的质量含量为3％～20％。3.根据权利要求1所述的一种蝶形钼钨双金属复合旋转靶的制备方法，其特征在于，步骤一中所述预压的压力为15MPa～20MPa。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱琦，席莎，张菊平，王娜，安耿，武洲，何凯，崔玉青，
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