一种提高高比重钨合金加工性能的方法与流程

本发明涉及高比重钨合金产品加工，具体是一种提高高比重钨合金加工性能的方法。

背景技术：

1、高比重钨合金是指钨为基体，在其中加入少量的ni、co、mo、fe、cu等元素，是典型的两相合金，同时又被称为“高密度合金”。高比重钨合金由于钨基体与其它添加元素之间的性能差异较大，及其典型的两相合金结构，使得高比重钨合金的加工性能较差，比如高比重钨合金一般很难进行冷轧、或者在冷轧过程中，容易出现开裂、边裂等缺陷，极大地影响高比重钨合金的产品成品率。

2、现有高比重钨合金的制造方法一般包括如下几个工艺过程：采用纯钨粉末与其它添加元素粉末进行混合，然后进行压制成型或者轧制成型，再经过液相烧结制成烧结坯料、再经过轧制（包括热轧和冷轧），最后再经过热处理制成所需厚度的板材或者块材。

3、上述方法中，通常采用市售的纯钨粉末，和其它添加元素的金属粉末进行混合，或者添加一定比例的粘结剂对粉末进行改性，然后经过如上所述的后续工艺过程，制备所需厚度的板材或者块材。

4、采用上述方法的不足之处在于：由于纯钨粉末很难与其它添加元素的金属粉末在后续的液相烧结过程中，形成真正的冶金完全合金组织结构，而是一种典型的两相合金结构，颗粒与颗粒之间的结合力较弱，容易在后续的冷轧过程中出现坯料开裂、边裂的缺陷，致使采用上述方法制备高比重钨合金材料的实际成品率比较低，再加之高比重钨合金还存在较大的加工硬化效应，实际加工退火道次较多，因而生产成本较高。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺陷和不足，提供一种提高高比重钨合金加工性能的方法，以提高高比重钨合金的加工性能和产品成材率，降低生产成本。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种提高高比重钨合金加工性能的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

4、s1．制备仲钨酸铵溶液，再选择两种低熔点金属粉末加入仲钨酸铵溶液中充分混合均匀，待水分蒸发后烘干，得到混合粉末，所述低熔点金属粉末的粒度为10-50μm；

5、s2．在加热温度为900-1050℃，加热时间为150-240min，氢气露点<40℃，氢气流量为15-35 l/min的条件下，对经步骤s1得到的混合粉末进行氢气还原，得到粒度为3.5-45μm，碳含量不大于50ppm，氧含量不大于300ppm的预合金粉末；

6、s3．将经步骤s2得到的预合金粉末压制成高比重钨合金生坯，再进行液相烧结，得到高比重钨合金烧结坯；

7、s4．对经步骤s3得到的高比重钨合金烧结坯进行轧制，再进行热处理，得到高比重钨合金板材；

8、s5．将经步骤s4得到的高比重钨合金板材加工成符合规定外形、尺寸的高比重钨合金产品，

9、步骤s1中，两种金属粉末与仲钨酸氨溶液的质量比为10∶100-110，仲钨酸氨溶液的浓度为2.4%-3%。

10、进一步的，所述的步骤s1中，先将纯净水加热至60-80℃，再按纯净水与仲钨酸铵颗粒的质量比为1000∶25-30，向纯净水中加入仲钨酸铵颗粒，并进行搅拌溶解，制备得到仲钨酸铵溶液。

11、进一步的，所述的步骤s1中，保持仲钨酸铵溶液的温度为60-80℃，以1-1.5kg/min的添加速度向其中加入两种金属粉末，一边添加一边搅拌30-60min，使得两种金属粉末与仲钨酸铵溶液混合均匀，形成混合溶液，再将混合溶液的温度升高至100℃，持续搅拌，使得混合溶液中的水分逐渐蒸发。

12、进一步的，所述的步骤s1中，烘干温度为100-120℃，烘干时间为60-120min。

13、进一步的，所述的步骤s2中，将混合粉末装入钼舟或者不锈钢舟中，放入回转式连续氢气还原炉中，进行氢气还原，每个钼舟或者不锈钢舟的装载量为1-2.5kg。

14、进一步的，所述的步骤s3中，采用粉末轧制工艺，将预合金粉末压制成高比重钨合金生坯，轧制压力为100-220 kn，轧制速度为1-3 m/min。

15、进一步的，所述的步骤s3中，采用氢气保护隧道炉或者氢气保护厢式炉，对经步骤s5压制成的高比重钨合金生坯进行液相烧结，烧结温度为1300 -1600℃，烧结时间为2-5h。

16、进一步的，所述的步骤s4中，采用冷轧工艺，对高比重钨合金烧结坯进行轧制，轧制压力为45-80 t，轧制速度为15-45 m/min。

17、进一步的，所述的步骤s4中，采用氢气保护炉，对高比重钨合金板材进行热处理，热处理温度为600-950℃，热处理时间为90-240min，氢气流量为10-25 l/min。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

19、1、本发明采用仲钨酸铵溶液替代纯钨粉末，与其它低熔点的金属粉末进行混合，然后通过氢气还原制备在粉末颗粒级别为3.5-45μm范围内的微米级别相互混合的预合金粉末，同时控制预合金粉末的碳含量≤50ppm，氧含量≤300ppm，再经过粉末合批、轧制成型、液相烧结之后，得到高比重钨合金烧结坯料，形成了在微米级别范围内的两相合金结构，所获得的烧结坯料具有更好的韧性和足够的强度，从而极大地改善了高比重钨合金产品的后续加工性能，极大地减少了开裂和边裂出现的比例，提高了材料的成材率；同时由于结合控制预合金粉末中的碳含量和氧含量的技术措施，使高比重钨合金产品的加工硬化性能得到一定程度地改善，减少了加工道次，降低了生产成本。

20、2、本发明所适用的高比重钨合金，应用范围更广。

21、3、采用本发明方法制备的高比重钨合金产品，材料成材率较常规方法提高了20-40%，而且所生产的高比重钨合金板材厚度越薄，成材率改善的效果越明显。

技术特征：

1.一种提高高比重钨合金加工性能的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种提高高比重钨合金加工性能的方法，其特征在于：所述的步骤s1中，先将纯净水加热至60-80℃，再按纯净水与仲钨酸铵颗粒的质量比为1000∶25-30，向纯净水中加入仲钨酸铵颗粒，并进行搅拌溶解，制备得到仲钨酸铵溶液。

3.根据权利要求1所述的一种提高高比重钨合金加工性能的方法，其特征在于：所述的步骤s1中，保持仲钨酸铵溶液的温度为60-80℃，以1-1.5kg/min的添加速度向其中加入两种金属粉末，一边添加一边搅拌30-60min，使得两种金属粉末与仲钨酸铵溶液混合均匀，形成混合溶液，再将混合溶液的温度升高至100℃，持续搅拌，使得混合溶液中的水分逐渐蒸发。

4.根据权利要求1所述的一种提高高比重钨合金加工性能的方法，其特征在于：所述的步骤s1中，烘干温度为100-120℃，烘干时间为60-120min。

5.根据权利要求1所述的一种提高高比重钨合金加工性能的方法，其特征在于：所述的步骤s2中，将混合粉末装入钼舟或者不锈钢舟中，放入回转式连续氢气还原炉中，进行氢气还原，每个钼舟或者不锈钢舟的装载量为1-2.5kg。

6.根据权利要求1所述的一种提高高比重钨合金加工性能的方法，其特征在于：所述的步骤s3中，采用粉末轧制工艺，将预合金粉末压制成高比重钨合金生坯，轧制压力为100-220 kn，轧制速度为1-3 m/min。

7.根据权利要求1所述的一种提高高比重钨合金加工性能的方法，其特征在于：所述的步骤s3中，采用氢气保护隧道炉或者氢气保护厢式炉，对经步骤s5压制成的高比重钨合金生坯进行液相烧结，烧结温度为1300 -1600℃，烧结时间为2-5h。

8.根据权利要求1所述的一种提高高比重钨合金加工性能的方法，其特征在于：所述的步骤s4中，采用冷轧工艺，对高比重钨合金烧结坯进行轧制，轧制压力为45-80 t，轧制速度为15-45 m/min。

9.根据权利要求1所述的一种提高高比重钨合金加工性能的方法，其特征在于：所述的步骤s4中，采用氢气保护炉，对高比重钨合金板材进行热处理，热处理温度为600-950℃，热处理时间为90-240min，氢气流量为10-25 l/min。

10.根据权利要求1所述的一种提高高比重钨合金加工性能的方法，其特征在于：所述低熔点金属粉选自ni粉、fe粉和cu粉中的两种。

技术总结本发明公开了一种提高高比重钨合金加工性能的方法，包括：制备仲钨酸铵溶液，并加入两种低熔点且粒度为10‑50μm的金属粉末，得到混合粉末；再在加热温度为900‑1050℃，加热时间为150‑240min，氢气露点<40℃，氢气流量为15‑35 L/min的条件下，对混合粉末进行氢气还原，得到粒度为3.5‑45μm，碳含量≤50ppm，氧含量≤300ppm的预合金粉末；然后对预合金粉末依次进行压制、液相烧结、轧制、热处理和机加工，得到高比重钨合金产品。本发明提高了高比重钨合金的加工性能和产品成材率，降低了生产成本。技术研发人员：陈勇,汪斌,史亮亮,方兴权,王江春,杨波,王瑶,刘文胜,袁江胜,胡忠娟,徐林受保护的技术使用者：安庆瑞迈特科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12