【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及合金制备，尤其涉及一种具有弱低温脆性的钨合金及其制备方法和应用。
技术介绍
1、高密度钨合金材料是以钨为基体，镍、铁或铜的固溶体为粘结相，采用粉末冶金工艺制备而成，具有强度高、硬度高、延展性好、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点，并被广泛应用于航空航天、电子信息、武器装备等领域。随着现代科学技术的飞速发展，特别是在军事科学领域，高密度钨合金被越来越多的在极端环境下使用，根据军用设备环境试验方法要求，国际范围内的低温极值为-61℃。高密度钨合金作为武器装备中战斗部的关键材料-穿甲弹弹芯的主要材料。由高比重合金制备的各类穿甲弹所承载的低温极限环境和高射速供输弹脉冲、高频射击的耦合环境对细长结构的穿甲弹弹芯物理性能提出了高要求。如93wnife合金等现有高密度钨合金材料在实际低温环境(-50℃、24小时)工作试验时，出现了数次供输弹过程中弹芯断裂、弹丸阶梯故障，经分析为低温环境下钨合金弹芯出现了低温脆裂、性能突变现象。
2、穿甲弹弹芯在使用过程中经常会承受巨大的冲击载荷，材料的冲击韧性是指材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力，反映材料内部的细微缺陷和抗冲击性能，揭示材料的变脆倾向。与材料低温拉伸试验不同的是，材料冲击韧性随着温度降低的变化规律与拉伸试验存在一定的不同，拉伸性能是随着温度的降低呈线性变化，而冲击韧性在温度开始降低阶段并没有发生明显的变化，直至环境温度降低到-30℃之后，冲击韧性值才开始随着测试温度的下降而降低。根据试验测试，常规93wnife合金
技术实现思路
1、为解决现有钨合金存在低温脆性缺陷的问题，本专利技术提供了一种具有弱低温脆性的钨合金及其制备方法和应用。
2、第一方面，本专利技术提供了一种具有弱低温脆性的钨合金的制备方法，所述具有弱低温脆性的钨合金的制备方法包括以下步骤：
3、将w粉、ni粉、fe粉、co粉、hfc粉、石蜡和球磨介质加入球磨设备中进行球磨处理，后依次进行过筛、沉淀、过滤和干燥，得到第一混合料；
4、将所述第一混合料加入v型混合设备中，后加入含稀土金属y和稀土金属la的复合络合物溶液中；随后对所述v型混合设备内压力进行抽真空，当压力为100-200pa时向所述v型混合设备内注入惰性保护气体；当所述v型混合设备的体系压力为1.0～1.2mpa时，开启所述v型混合设备进行旋转混合，混料结束后冷却，得到第二混合料；
5、将所述第二混合料置于微波-超声波复合场中进行微波-超声波协同处理，得到第三混合料；
6、将所述第三混合料进行压制，后依次进行烧结处理、真空回火处理、热旋锻处理和多重热处理，得到所述具有弱低温脆性的钨合金。
7、进一步地，所述w粉、所述ni粉、所述fe粉、所述co粉、所述hfc粉、所述石蜡和所述复合铬酸盐溶液中稀土金属y和稀土金属la两者总重量的重量比为93:(3～5):(1～2):(1～2):(0.5～1):2:(0.3～0.7)。
8、进一步地，所述含稀土金属y和稀土金属la的复合络合物溶液中稀土金属y和稀土金属la两者的重量比为1:(2～3)；所述含稀土金属y和稀土金属la的复合络合物溶液可选自如[y(nh3)4](oh)2)、[la(nh3)4](oh)2)等组成。
9、进一步地，所述w粉的粒径为1-2μm；所述ni粉为羰基镍粉，粒径为1-3μm；所述fe粉的粒径为2-5μm；所述co粉的粒径为1-2μm；所述hfc粉的粒径为0.4-0.8μm。
10、进一步地，所述球磨处理的工作参数包括：球料比为(3～5):1，球磨时间为48-60小时。
11、进一步地，所述微波-超声波协同处理的工作参数包括：微波功率为750～850w，超声波功率为420～550w，处理时间为2～5分钟。
12、进一步地，所述烧结处理的工作参数包括：于氢气氛围和1460-1500℃温度下进行烧结1.5-2.0小时。
13、进一步地，所述真空回火处理的工作参数包括：真空回火处理的温度为800-900℃，真空回火处理的时间为1-2小时，真空回火处理的真空度为3-8pa；所述热旋锻处理的工作参数包括：热旋锻温度为900-1000℃，径向尺寸旋锻后变形量为30-50％；所述多重热处理的工作参数包括：热处理次数为3-4次，多重热处理的真空度为5-10pa，多重热处理的温度为1050-1300℃，多重热处理的时间为1.5-2小时。
14、第二方面，本专利技术提供一种具有弱低温脆性的钨合金，所述具有弱低温脆性的钨合金是采用第一方面任一项所述的制备方法所制得。
15、第三方面，本专利技术提供了第二方面所述的具有弱低温脆性的钨合金在制备穿甲弹弹芯中的应用。
16、本专利技术实施例提供的上述技术方案与现有技术相比至少具有如下优点：
17、1)本专利技术提供一种具有弱低温脆性的钨合金的制备方法，一方面，利用特殊添加工艺配合微波-超声波协同处理使稀土钇(y)和稀土镧(la)在合金中分布更加均匀且有利于提高钨合金晶格规整度和细化晶粒，从而使在钨合金中钨晶粒被粘接相均匀隔开、避免了常规钨合金中钨晶粒大量相互邻接现象；另一方面，在93w高比重合金中粘接相以钴取代部分镍和铁，同时在混合料添加微量的超细hfc粉，配合烧结处理、真空回火处理、热旋锻处理和多重热处理等步骤，强化和稳定了hfc和w在粘接相中的溶解存在，增加了粘接相的强度和韧性，从而使得钨合金在低温时(≤-30℃)时依然能保持足够的抗冲击韧性。最终实现了所得钨合金在低温时(≤-30℃)断裂规律与室温时没有明显变化、裂纹扩展原理与室温时基本相同；在-60℃测试本专利技术提供的高比重钨合金的冲击韧性依然达到室温时的80％以上，最高可达92％，从而有效解决了现有钨合金存在低温脆性缺陷的问题。
18、2)本专利技术提供一种具有弱低温脆性的钨合金，该钨合金在低温时(≤-30℃)断裂规律与室温时没有明显变化、裂纹扩展原理与室温时基本相同；在-60℃测试本专利技术提供的高比重钨合金的冲击韧性依然达到室温时的80％以上，最高可达92％，满足高密度钨合金在军用设备环境试验方法要求，可应用于制备穿甲弹弹芯等，具有广泛的实际应用价值。
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1.一种具有弱低温脆性的钨合金的制备方法，其特征在于，所述具有弱低温脆性的钨合金的制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的具有弱低温脆性的钨合金的制备方法，其特征在于，所述W粉、所述Ni粉、所述Fe粉、所述Co粉、所述HfC粉、所述石蜡和所述复合铬酸盐溶液中稀土金属Y和稀土金属La两者总重量的重量比为93:(3～5):(1～2):(1～2):(0.5～1):2:(0.3～0.7)。
3.根据权利要求1所述的具有弱低温脆性的钨合金的制备方法，其特征在于，所述含稀土金属Y和稀土金属La的复合络合物溶液中稀土金属Y和稀土金属La两者的重量比为1:(2～3)。
4.根据权利要求1所述的具有弱低温脆性的钨合金的制备方法，其特征在于，所述W粉的粒径为1-2μm；所述Ni粉为羰基镍粉，粒径为1-3μm；所述Fe粉的粒径为2-5μm；所述Co粉的粒径为1-2μm；所述HfC粉的粒径为0.4-0.8μm。
5.根据权利要求1所述的具有弱低温脆性的钨合金的制备方法，其特征在于，所述球磨处理的工作参数包括：球料比为(3～5):1，球磨时间为48-
6.根据权利要求1所述的具有弱低温脆性的钨合金的制备方法，其特征在于，所述微波-超声波协同处理的工作参数包括：微波功率为750～850W，超声波功率为420～550W，处理时间为2～5分钟。
7.根据权利要求1所述的具有弱低温脆性的钨合金的制备方法，其特征在于，所述烧结处理的工作参数包括：于氢气氛围和1460-1500℃温度下进行烧结1.5-2.0小时。
8.根据权利要求1所述的具有弱低温脆性的钨合金的制备方法，其特征在于，所述真空回火处理的工作参数包括：真空回火处理的温度为800-900℃，真空回火处理的时间为1-2小时，真空回火处理的真空度为3-8Pa；所述热旋锻处理的工作参数包括：热旋锻温度为900-1000℃，径向尺寸旋锻后变形量为30-50％；所述多重热处理的工作参数包括：热处理次数为3-4次，多重热处理的真空度为5-10Pa，多重热处理的温度为1050-1300℃，多重热处理的时间为1.5-2小时。
9.一种具有弱低温脆性的钨合金，其特征在于，所述具有弱低温脆性的钨合金是采用权利要求1～8任一项所述的制备方法所制得。
10.权利要求9所述的具有弱低温脆性的钨合金在制备穿甲弹弹芯中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种具有弱低温脆性的钨合金的制备方法，其特征在于，所述具有弱低温脆性的钨合金的制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的具有弱低温脆性的钨合金的制备方法，其特征在于，所述w粉、所述ni粉、所述fe粉、所述co粉、所述hfc粉、所述石蜡和所述复合铬酸盐溶液中稀土金属y和稀土金属la两者总重量的重量比为93:(3～5):(1～2):(1～2):(0.5～1):2:(0.3～0.7)。
3.根据权利要求1所述的具有弱低温脆性的钨合金的制备方法，其特征在于，所述含稀土金属y和稀土金属la的复合络合物溶液中稀土金属y和稀土金属la两者的重量比为1:(2～3)。
4.根据权利要求1所述的具有弱低温脆性的钨合金的制备方法，其特征在于，所述w粉的粒径为1-2μm；所述ni粉为羰基镍粉，粒径为1-3μm；所述fe粉的粒径为2-5μm；所述co粉的粒径为1-2μm；所述hfc粉的粒径为0.4-0.8μm。
5.根据权利要求1所述的具有弱低温脆性的钨合金的制备方法，其特征在于，所述球磨处理的工作参数包括：球料比为(3～5):1，球磨时间为48-60小时。
6.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋赐进，钟键，赵建涛，雷本录，
申请(专利权)人：自贡中兴耐磨新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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