【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钨合金的热处理领域，具体涉及一种钨钽镍铁铜合金的热处理方法。
技术介绍
1、钨合金作为一种重要的军工国防武器装备用材料，其高强度高韧性高密度的特点使其成为穿甲弹及防护材料的首选。传统的钨合金为w-ni-fe基，典型的90w-7ni-3fe合金的强度仅能达到0.9gpa，这大大限制了钨合金的应用。通过第二相强化得到的高强度超细晶的钨钽镍铁铜合金强度可以达到1.1gpa，但合金韧性明显下降。然而，极端的服役环境要求钨合金在具有高强度的同时保持良好的韧性。因此，强度和韧性的协同增强已成为钨合金发展的重要方向。热处理可以显著提高钢、铝基材料的韧性，但由于钨具有金属中最高的熔点，传统的热处理方式对于传统钨合金几乎没有效果。然而，钨钽镍铁铜合金中不仅有低熔点成分-铜，基体相中还存在nita强化相，该强化相也是钨钽镍铁铜合金韧性下降的主要原因。因此，通过热处理调控铜和nita强化相的溶解析出进而调控它的形貌和尺寸可以显著提升钨钽镍铁铜合金的韧性。
2、202211020238.1 一种高强度超细晶的钨钽镍铁铜合金及其制备方法和应用中，对于合金成分公布如下：按质量比计，钨钽预合金粉末：镍粉：铁粉：铜粉＝90：3.5-6.3：1.5-2.7：1-5；所述钨钽预合金粉末中，钨与钽的质量比为85-95:5-15；所述钨钽预合金粉末的获取方式为:配取钨粉、钽粉，球磨获得钨钽预合金粗粉，然后将钨钽预合金粗粉于真空环境下干燥，再经还原处理，即得钨钽预合金粉末；所述钨粉为多面体形或球形粉末，平均粒径为3-5μm，纯度≥99.8％；所
3、该专利的主要特征在于保证钨合金高密度的前提下，使合金的抗拉强度大幅提高。其中，实施例1中钨钽镍铁铜合金的平均密度为16.75g/cm3，平均相对密度为97.89％，平均伸长率为17.11％，平均抗拉强度为1100mpa，平均晶粒尺寸为6.83微米。
4、该专利的不足之处在于：尽管强化相的出现使合金的抗拉强度大幅提升，但由于nita强化相的尺寸较大，导致合金中基体相的韧性下降，合金的伸长量下降明显。强塑积可以很好的评价合金的整体性能，计算可得，该专利中，钨钽镍铁铜合金的强塑积仅为18.821gpa％，强塑积低于传统90w-ni-fe(～27gpa％)。
技术实现思路
1、针对nita相强化的钨钽镍铁铜合金中强化相尺寸较大，导致合金韧性下降，合金的强塑积较低的问题。本专利技术提供了一种钨钽镍铁铜合金的热处理方法，该方法可以有效细化nita强化相，使合金在保持高强度的同时，韧性明显提升，合金的强塑积也大幅提高。
2、为实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术一种钨钽镍铁铜合金的热处理方法，将钨钽镍铁铜合金烧结体先于1100-1250℃，进行高温热处理，高温热处理完成后立即进行油淬，然后再于400-500℃，进行低温热处理，低温热处理完成后立即进行水淬即得。
4、本专利技术中的钨钽镍铁铜合金烧结体采用202211020238.1中的制备方法所得，由于钨钽镍铁铜合金烧结体中nita相尺寸较大，导致强塑积低，本专利技术先将钨钽镍铁铜合金烧结体于1100-1250℃进行高温热处理，使nita强化相在1100-1250℃时可以通过固态扩散反应重新溶解在合金粘结相中，以过饱和固溶体形式存在；然后立即进行油淬，通过较快的冷却速率可以抑制nita强化相的析出，缩短nita强化相合并生长的时间，从而达到细化nita强化相的作用，然后将钨钽镍铁铜合金于400-500℃进行低温热处理，在该温度下铜会重新溶解到粘结相中，生成γ-(ni,fe,cu)相，然后立即进行水淬，通过水淬抑制粘结相中cu的析出，使粘结相在室温状态下维持稳定的γ-(ni,fe,cu)固溶体相结构，此时，cu对于粘结相的固溶强化作用达到最佳。
5、在202211020238.1所公布的合金中，粘结相中为γ-(ni,fe)-cux的团簇模式存在的，在高温加热(1100-1250℃)后，粘结相中cu团簇重新溶解，并形成稳定的γ-(ni,fe,cu)固溶体相。然而，由于水淬冷却速率较高，合金中由于冷却梯度较大，导致组织存在差异，同时也会在两相界面处产生较大的热应力，造成合金性能下降。因此，本专利技术合金在高温阶段采用油淬这一温和的热处理方式，有效的解决了上述问题，同时达到了细化nita强化相的目的，但是由于油淬较慢的冷却速率会导致γ-(ni,fe,cu)固溶体中的cu重新析出，粘结相重新变为γ-(ni,fe)-cux团簇模式，粘结相性能下降。因此本专利技术重新加热合金到低温(400-500℃)状态，使γ-(ni,fe)-cux团簇中的cu重新溶解生成γ-(ni,fe,cu)固溶体。之后进行水淬热处理，不仅不会导致合金中存在较大的热应力，较快的冷却速率还可以抑制cu的析出，使粘结相在室温下维持γ-(ni,fe,cu)固溶体相结构。
6、通过本专利技术的热处理，不仅使得基体上中的nita强化相得到细化，而且使粘结相在室温下维持γ-(ni,fe,cu)固溶体相结构，同时粘结相和基体相处于良好的共格关系，经过本专利技术热处理后的钨钽镍铁铜合金，强度、韧性大幅提高，合金的极限抗拉强度由1.10gpa提高至1.23gpa，平均伸长率由17.11％提高至31.83％，强塑积由18.821gpa％提高至39.151gpa％。
7、在本专利技术中，高温热处理与低温热处理的温度需要有效控制，在高温热处理时，若是当温度低于1100℃时，nita强化相主要发生合并生长行为，强化相的长大不利于合金性能的提升。而当温度高于1250℃时，由于镍铁铜粘结相的液相线温度为1350℃，合金局部成分偏析和热场波动，合金中将出现液相，而液相的出现一方面会损坏设备和模具，另一方面也会进一步加剧合金成分偏析；而在低温热处理时，当温度低于400℃时，铜无法重新溶解。而当温度高于500℃时则易导致钽的二次氧化。
8、优选的方案，所述高温热处理的温度为1100-1200℃。
9、优选的方案，所述高温热处理的时间为1-5h，优选为1-3h。专利技术人发现，通过1-3h的加热可以使样品充分加热。低于1h的加热时间不利于样品芯部的充分升温，过长的保温时间会导致样品晶粒粗大。
10、优选的方案，所述高温热处理的过程为：将钨钽镍铁铜合金烧结体置于真空淬火炉中，抽真空，使真空淬火炉的真空度＜5×10-3pa时开始加热，然后以5-10℃/min，优选为5℃/min的升温速率升温至1100本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钨钽镍铁铜合金的热处理方法，其特征在于：将钨钽镍铁铜合金烧结体先于1100-1250℃进行高温热处理，高温热处理完成后立即进行油淬，然后再于400-500℃进行低温热处理，低温热处理完成后立即进行水淬即得。
2.根据权利要求1所述的一种钨钽镍铁铜合金的热处理方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的一种钨钽镍铁铜合金的热处理方法，其特征在于：
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种钨钽镍铁铜合金的热处理方法，其特征在于：所述高温热处理的过程为：将钨钽镍铁铜合金烧结体置于真空淬火炉中，抽真空，使真空淬火炉的真空度＜5×10-3Pa时开始加热，然后以5-10℃/min的升温速率升温至1100-1250℃，保温1-3h，升温及保温期间控制真空度＜1×10-2Pa。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的一种钨钽镍铁铜合金的热处理方法，其特征在于：所述油淬在保护气氛下进行。
6.根据权利要求1所述的一种钨钽镍铁铜合金的热处理方法，其特征在于：
7.根据权利要求1所述的一种钨钽镍铁铜合金的热处理方法，其特征在
8.根据权利要求1、6、7任意一项所述的一种钨钽镍铁铜合金的热处理方法，其特征在于：所述低温热处理的过程为：将钨钽镍铁铜合金烧结体置于真空淬火炉中，抽真空，使真空淬火炉的真空度＜5×10-3Pa时开始加热，然后以5-10℃/min的升温速率升温至400-500℃，保温1-4h。
9.根据权利要求1、6、7任意一项所述的一种钨钽镍铁铜合金的热处理方法，其特征在于：所述水淬在保护气氛下进行，所述水淬所用水为去离子水。
...【技术特征摘要】
1.一种钨钽镍铁铜合金的热处理方法，其特征在于：将钨钽镍铁铜合金烧结体先于1100-1250℃进行高温热处理，高温热处理完成后立即进行油淬，然后再于400-500℃进行低温热处理，低温热处理完成后立即进行水淬即得。
2.根据权利要求1所述的一种钨钽镍铁铜合金的热处理方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的一种钨钽镍铁铜合金的热处理方法，其特征在于：
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种钨钽镍铁铜合金的热处理方法，其特征在于：所述高温热处理的过程为：将钨钽镍铁铜合金烧结体置于真空淬火炉中，抽真空，使真空淬火炉的真空度＜5×10-3pa时开始加热，然后以5-10℃/min的升温速率升温至1100-1250℃，保温1-3h，升温及保温期间控制真空度＜1×10-2pa。
【专利技术属性】
技术研发人员：马运柱，王垚，黄宇峰，刘文胜，张磊，樊沛源，李梓怡，黄哲，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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