一种高强度高比重合金板材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度高比重合金板材及其制备方法，包括钨基体，还包括镍铁钴锰中的一种及多种元素组成的合金，其中钨89

【技术实现步骤摘要】
一种高强度高比重合金板材及其制备方法


[0001]本专利技术属于稀有难熔金属
，具体涉及一种高强度高比重合金板材及其制备方法。

技术介绍

[0002]高比重合金通常指以钨为基体,Ni
‑
Fe或Ni
‑
Cu为粘结相的两相合金。高比重合金不仅密度大，而且还因具有:强度高,硬度高,延性好,机加工性能好, 热膨胀系数小,导热系数大,抗氧化和抗腐蚀性能好等一系列优异性能，被广泛应用在尖端医疗、军事工业和民用工业领域中，尤其是大尺寸W
‑
Ni
‑
Fe合金板类元件，由于其良好的射线屏蔽效果，得到越来越多的重视和应用。近些年，随着社会的发展、医疗民品设备的创新发展，以及军用工事装备的不断升级，对高比重板材的性能提出了越来越高的要求。因此，提升大型高比重板材力学性能成为必须攻克的难关。
[0003]通常大尺寸高比重厚板的制备是先采用冷等静压工艺压制出压坯，然后经过烧结，热处理、机加工等工序制备出来的。但板类产品在烧结过程中易发生变形、弯曲、收缩不均等情况。这导致在制备时，需预留较大尺寸保证出成品，在一定程度上提高了制备成本。另外，这种方式制备出来的产品为烧结态，与变形态产品相比性能较低，因此也限制了应用范围。
[0004]轧制工艺作为形变强化的一种方式，可以提高强度的同时还能保证一定的韧性，因此常被用来制备各种合金材料。但通过翻阅国内外研究资料发现，轧制工艺在高比重领域的应用，大多聚焦在片材、薄板等小规格制品上，但对厚度和宽度较大的板类产品报道较少。

技术实现思路

[0005]本专利技术是要针对解决常规大尺寸高比重板材制备方法中费料、成本高的技术问题，提供一种高强度高比重合金板材。
[0006]本专利技术的另一个目的是，通过改进轧制工艺，进一步提升高比重板材的力学性能，拓宽材料使用范围，提供适用于高比重板类产品的轧制制备工艺。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种高强度高比重合金板材，包括钨基体，还包括镍、铁、钴、锰中的一种及一种以上元素组成的合金，按重量百分比，所述钨含量为钨89
‑
95％，其他合金成分占5
‑
11％，其中，其他合金成分为镍铁、镍铁钴、镍铁钴锰中任一种，其中钴含量小于等于4％；锰含量小于等于0.5。
[0008]作为一种优选实施方式，为了提高合金板材的强度以及韧性，该合金板材采用轧制工艺生产。
[0009]本专利技术同时提供了一种高强度高比重合金板材的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0010]步骤一，钨合金粉末制备：选择钨粉，在所述钨粉中加镍粉、铁粉、钴粉、锰粉中一
种或多种在三维混料机上进行混合得到混合混料，然后将混合粉料过筛得到均匀混合原料；
[0011]步骤二，压制成型：采用冷等静压工艺对混合原料进行压制成型，将步骤一中得到的混合原料，装入橡胶套内，浸入油缸内，采用各向等压的方式成型出板状压坯；
[0012]步骤三，烧结处理：将步骤二中的板状压胚在氢气气氛中进行烧结，得到板状烧坯；
[0013]步骤四，对烧结后的板状烧坯进行真空热处理；
[0014]步骤五，对真空热处理后的板状烧坯进行热轧处理，得到坯料；
[0015]步骤六，对热轧后的坯料，在真空状态下进行退火处理；
[0016]其中，步骤五和步骤六根据坯料实际尺寸，循环进行，直至达到需要尺寸，经过步骤五和步骤六后的坯料需经过机加工处理，最终得到规定尺寸的合金板材。
[0017]在上述制备方法步骤一中，钨粉为选用常规钨粉，粒度(比如费氏粒度) 为2.0～4.0μm，所述镍粉为电解镍粉或羰基镍粉，所述铁粉为电解铁粉或羰基铁粉，钴粉及锰粉为常规工业用粉。
[0018]在上述制备方法步骤一中，混合粉料过的筛目为：80～140目。
[0019]在上述制备方法步骤一中，混料时间为2～8h，转速为100～500r/min。
[0020]在上述制备方法步骤二中，在冷等静压成型过程中压力设置为180～ 250MPa，保压时间为30～120min。
[0021]在上述制备方法步骤三中，烧结炉内气氛采用氢气，通常烧结温度为 1200～1450℃，保温时间为0.5～4h。
[0022]在上述制备方法步骤四中，烧结后热处理在真空条件下进行，其中，真空度低于10
‑1Pa，所述烧结后热处理的温度为900～1200℃，所述烧结后热处理的时间为1～8h。
[0023]在上述制备方法步骤五中，热轧温度为600～800℃。热轧保温时间为1～ 3h。
[0024]在上述制备方法步骤六中，退火气氛为真空状态，退火温度范围在1000～ 1200℃，退火时间为1～4h。
[0025]本专利技术的技术效果和优点：与现有技术相比，本专利技术得到的高强度高比重合金板材强度更高、韧性更好，本专利技术所涉及的制备工艺优势在于：加入改进的轧制工序，对坯料可起到校直效果。另外，无需预留较大加工余量，也可出成品。不但降低制备成本，通过形变强化的手段，材料强度也得到了提升。
附图说明
[0026]图1为本专利技术制备工艺流程示意图；
[0027]图2为本专利技术中实例1制备的钨合金板材的金相组织图。
具体实施方式
[0028]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]本专利技术提供了如图1所示的一种高强度高比重合金板材及其制备方法，所述该合金板材包括钨基体，所述钨基体中还添加有镍、铁、钴、锰中的一种及一种以上的元素组成的合金，所述该合金板材按重量百分比，所述钨含量为钨89
‑
95％，其他成分占5
‑
11％，其中，其他合金成分包括镍铁、镍铁钴、镍铁钴锰中的任一种，其中钴含量小于等于4％；锰含量小于等于0.5％。选用钨骨架，保证合金的比重和强度；后者由合金元素和钨形成(烧结时呈液相)，填充了钨骨架，可以提高合金的强度和改善合金的塑性。同时为了提高合金板材的强度以及韧性，该合金板材采用轧制工艺生产。
[0030]该制备方法包括以下步骤：
[0031]步骤一，钨合金粉末制备：选择钨粉、在所述钨粉中加镍粉、铁粉、钴粉、锰粉中一种或多种在三维混料机上进行混合得到混合混料，然后将混好的混料过筛得到均匀混合原料；
[0032]步骤二，压制成型：采用冷等静压工艺进行压制成型，将步骤一中混好的原料，装入橡胶套内，浸入油缸内，采用各向等压的方式成型出板状压坯；
[0033]步骤三，烧结处理：将步骤二中成型的板状压坯在氢气气氛中进行烧结，得到板状烧坯；
[0034]步骤四，对烧结后的板状烧坯进行真空热处理；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度高比重合金板材，包括钨基体，其特征在于：还包括镍、铁、钴、锰中的一种及一种以上元素组成的合金，按重量百分比，钨含量为89
‑
95％，其他合金成分占5
‑
11％，其中，钴含量小于等于4％；锰含量小于等于0.5％。2.根据权利要求1所述的一种高强度高比重合金板材，其特征在于：该合金板材采用轧制工艺生产。3.一种如权利要求1
‑
2中任一项所述高强度高比重合金板材的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤一，钨合金粉末制备：选择钨粉，在所述钨粉中加镍粉、铁粉、钴粉、锰粉中一种或多种在三维混料机上进行混合得到混合混料，然后将混合粉料过筛得到均匀混合原料；步骤二，压制成型：采用冷等静压工艺对混合原料进行压制成型；步骤三，烧结处理：将步骤二中的板状压胚在氢气气氛中进行烧结，得到板状烧坯；步骤四，对烧结后的板状烧坯进行真空热处理；步骤五，对真空热处理后的板状烧坯进行热轧处理，得到坯料；步骤六，对热轧后的坯料，在真空状态下进行退火处理；其中，步骤五和步骤六根据坯料实际尺寸，循环进行，直至达到需要尺寸，经过步骤五和步骤六后的坯料需经过机加工处理，最终得到规定尺寸的合金板材。4.根据权利要求3所述的一种高强度高比重合金板材制的备方法，其特征在于：步骤一中所述钨...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玲，秦颖楠，熊宁，周武平，刘桂荣，刘国辉，杨林，
申请(专利权)人：安泰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：