专利名称：一种高比重钨合金材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种钨合金材料及其制备方法。
背景技术：
我国是钨资源大国，而钨合金又因其具有高密度， 一系列优异的性能的特 点，被广泛应用在尖端科学领域、军事工业和民用工业中。高比重钨合金主要 由镍、铁、钴、铜、铬等元素组成，常采用热等静压、辐射加热烧结方法制备。
目前，提高钨合金性能的方法主要有添加微量元素、改善成分配比、细化 钨颗粒尺寸、优化烧结工艺及热处理和形变强化等方法，其中形变强化效果最 显著，但形变强化只有大的塑性变形才能达到显著提高强度的目的，但强度大 幅度提高的同时塑性就会下降。形变强化工艺目前生产上主要采用旋转锻造，
旋转锻造每道次变形量(10% 17%)很小，仅表面变形量大，心部变形量小， 变形不均匀，变形量过大会导致开裂，由于需要多次加热锻造致使生产效率低， 材料利用率低，能耗大且成本高；而采用冷静静压方法制备高比重钩合金，虽 增大了变形量，但所需设备吨位大，模具要严格密封，安全性不好，冷静液挤 压不能一次挤出，挤压后有残料，脱模时间长，这样冷静液挤压生产效率低， 冷变形坯料残余应力大。
发明内容
本发明为了解决现有高比重钨合金产品塑性差、强度低、变形量小、残余 力大，方法所需设备吨位大、脱模时间长、模具要严格密封及成本高的问题， 而提供的一种高比重钨合金材料及其制备方法。
高比重钨合金材料按重量百分比由93.0% 97.0%的鸽粉末、2.1% 4.9% 的镍粉末、0.8% 2.0%的铁粉末和0.1%的钴粉末制成。
制备高比重钨合金材料的方法按以下步骤实现 一、按重量百分比取 93.0% 97.0%的钨粉末、2.1% 4.9%的镍粉末、0.8% 2.0%的铁粉末和0.1% 的钴粉末混合均匀，得混合粉末A; 二、将混合粉末A在100 400MPa成型 压力条件下制坯料，使坯料的相对密度为75% 85%;三、将坯料在氢气氛围
中加热至1400 1600。C，烧结30 150min;四、按重量百分比取75.0% 80.0% 的石墨和20.0% 25.0%的玻璃粉，然后以60r/min速率混粉24 30h，得混合 粉末B;五、将混合粉末B在200 900MPa成型压力条件下制润滑介质，使 润滑介质的相对密度为35% 85%;六、将润滑介质加热至200 100(TC，并 将步骤三中所得坯料加热至500 1400°C，然后将坯料与润滑介质放入带有润 滑剂的模具型腔中，在挤压力为800 1600MPa、压头速度为20 24mm/s、挤 压3 10s，即得高比重钩合金材料;其中步骤六中坯料与润滑介质按质量比2 2.5 : 1放入。
本发明得到的高比重钨合金材料在500 140(TC温度范围内均成功进行 了大变形的热挤压，经测得变形量可达70% 75%，抗拉强度为1420 1580MPa，延伸率6% 16%，硬度HRC45 48并可实现无残料挤压，生产效 率高。同时可大幅度提高挤出高比重钨合金材料长细比，高比重钨合金材料长 细比可达30以上。
本发明制备方法简单，挤压变形工艺在1000 140(TC温度内就可以实现， 抗力低使设备吨位降低；挤压及脱模过程在几秒内即可完成，对模具密封情况 没有严格要求且生产成本低，原材料市场可购得。
具体实施例方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式
，还包括各具体实施方 式间的任意组合。
具体实施方式
一本实施方式高比重钨合金材料按重量百分比由93.0%
97.0%的鸨粉末、2.1% 4.9%的镍粉末、0.8% 2.0%的铁粉末和0.1%的钴粉
末制成。
具体实施方式
二本实施方式高比重钨合金材料按重量百分比由93.5% 95.5%的钩粉末、3.1% 4.6%的镍粉末、1.2 % 1.8%的铁粉末和0.1%的钴粉
末制成。
具体实施方式
三:本实施方式高比重钨合金材料按重量百分比由93%的钨 粉末、4.9%的镍粉末、2.0%的铁粉末和0.1%的钴粉末制成。
具体实施方式
四本实施方式高比重钨合金材料按重量百分比由95%的钨 粉末、3.6%的镍粉末、1.3%的铁粉末和0.1%的钴粉末制成。
具体实施方式
五:本实施方式高比重钨合金材料按重量百分比由97%的钨
粉末、2.1%的镍粉末、0.8%的铁粉末和0.1%的钴粉末制成。
具体实施方式
六本实施方式制备高比重钨合金材料的方法按以下步骤实
现 一、按重量百分比取93.0% 97.0%的钨粉末、2.1% 4.9%的镍粉末、0.8% 2.0%的铁粉末和0.1%的钴粉末混合均匀，得混合粉末A; 二、将混合粉末A 在100 400MPa成型压力条件下制坯料，使坯料的相对密度为75% 85%; 三、将坯料在氢气氛围中加热至1400 1600°C，烧结30 150min ;四、按重 量百分比取75.0% 80.0%的石墨和20.0% 25.0%的玻璃粉，然后以60r/min 速率混粉24 30h，得混合粉末B;五、将混合粉末B在200 900MPa成型 压力条件下制润滑介质，使润滑介质的相对密度为35% 85%;六、将润滑介 质加热至200 1000。C，并将步骤三中所得坯料加热至500 1400。C，然后将 坯料与润滑介质放入带有润滑剂的模具型腔中，在挤压力为800 1600MPa、 压头速度为20 24mm/s、挤压3 10s，即得高比重钨合金材料；其中步骤六 中坯料与润滑介质按质量比2 2.5 : 1放入。
本实施方式步骤五中润滑介质的动力粘度系数为2xl03 3xl03Pa S。
本实施方式步骤六是采用3150KN液压机实现的。
本实施得到的高比重钨合金材料尺寸为cpl6xl60mm，而挤压前坯料的尺 寸为cp32x40mm。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
六的不同点是步骤一中按 重量百分比取93.5°/。 95.5%的钨粉末、3.1% 4.6%的镍粉末、1.2% 1.8%的 铁粉末和0.1%的钴粉末混合均匀。其它步骤与参数与具体实施方式
六相同。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
六或七的不同点是步骤一
中按重量百分比取95%的钨粉末、3.6%的镍粉末、1.3%的铁粉末和0.1%的钴
粉末混合均匀。其它步骤与参数与具体实施方式
六或七相同。
具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
六的不同点是步骤二中将 混合粉末A在200 300MPa成型压力条件下制坯料。其它步骤与参数与具体 实施方式六相同。
具体实施方式
十本实施方式与具体实施方式
六或九的不同点是步骤二 中将混合粉末A在2S0MPa成型压力条件下制坯料。其它步骤与参数与具体实
施方式六或九相同。
具体实施方式
十一本实施方式与具体实施方式
六的不同点是步骤三中 氢气的纯度为99.0%。其它步骤与参数与具体实施方式
六相同。
具体实施方式
十二本实施方式与具体实施方式
六的不同点是步骤三中 将坯料在氢气氛围中加热至1500°C。其它步骤与参数与具体实施方式
六相同。
具体实施方式
十三本实施方式与具体实施方式
六的不同点是步骤三中 烧结时间为40 80min。其它步骤与参数与具体实施方式
六相同。
具体实施方式
十四本实施方式与具体实施方式
六的不同点是步骤四中 按重量百分比取78.0%的石墨和22.0%的玻璃粉。其它步骤与参数与具体实施 方式六相同。
具体实施方式
十五本实施方式与具体实施方式
六或十四的不同点是步 骤四中玻璃粉按质量百分比由30%的Si02、 7.4%的八1203、 37%的8203、 2.5 的MgO、 4.8%的CaO、 14.5%的Na20和3.8%K20组成。其它步骤与参数与具体实施方式
六或十四相同。
具体实施方式
十六本实施方式与具体实施方式
六的不同点是步骤四中
混粉时间为28h。其它步骤与参数与具体实施方式
六相同。
具体实施方式
十七本实施方式与具体实施方式
六的不同点是步骤五中
将混合粉末B在300 700MPa成型压力条件下制润滑介质。其它步骤与参数
与具体实施方式
六相同。
具体实施方式
十八本实施方式与具体实施方式
六或十七的不同点是步
骤五中将混合粉末B在500MPa成型压力条件下制润滑介质。其它步骤与参数
与具体实施方式
六或十七相同。
具体实施方式
十九本实施方式与具体实施方式
六的不同点是步骤六中
将润滑介质加热至600°C。其它步骤与参数与具体实施方式
六相同。
具体实施方式
二十本实施方式与具体实施方式
六的不同点是步骤六中
将坯料加热至1000°C。其它步骤与参数与具体实施方式
六相同。
具体实施方式
二十一本实施方式与具体实施方式
六的不同点是步骤六 中润滑剂为石墨乳。其它步骤与参数与具体实施方式
六相同。
具体实施方式
二十二本实施方式与具体实施方式
六的不同点是步骤六
中挤压力为1200Mpa。其它步骤与参数与具体实施方式
六相同。
具体实施方式
二十三本实施方式与具体实施方式
六的不同点是步骤六
中压头速度为22mm/s。其它步骤与参数与具体实施方式
六相同。
具体实施方式
二十四本实施方式与具体实施方式
六的不同点是步骤六
中挤压时间为6s。其它步骤与参数与具体实施方式
六相同。
具体实施方式
二十五本实施方式制备高比重钨合金材料的方法按以下步
骤实现 一、按重量百分比取93.0%的钨粉末、4.9%的镍粉末、2.0%的铁粉末 和0.1%的钴粉末混合均匀，得混合粉末A; 二、将混合粉末A在400MPa成 型压力条件下制坯料，使坯料的相对密度为75% 85%;三、将坯料在纯度为 99.0%的氢气氛围中加热至1400°C，烧结60min;四、按重量百分比取78.0% 的石墨和22.0%的玻璃粉，然后以60r/min速率混粉26h，得混合粉末B;五、 将混合粉末B在600MPa成型压力条件下制润滑介质，使润滑介质的相对密度 为35% 85%;六、将润滑介质加热至80(TC并将坯料加热至1400°C，然后将 坯料与坯料润滑介质放入带有石墨乳的模具型腔中，在挤压力为1400Mpa、压 头速度为22mm/s、挤压8s，即得高比重钨合金材料；其中步骤六中坯料与润 滑介质按质量比2: l放入。
本实施方式得到的高比重钨合金材料成分为93W-4.9Ni-2.0Fe-0.lCo。 本实施方式得到的高比重钨合金材料在80(TC 140(TC温度范围内成功 进行了大变形的热挤压并实现了无残料挤压，经测得变形量可达75%，抗拉强 度为1580MPa，延伸率14%，硬度HRC48，长细比可达30以上，生产效率高。
具体实施方式
二十六本实施方式制备高比重鸨合金材料的方法按以下步 骤实现 一、按重量百分比取95.0%的钨粉末、3.6%的镍粉末、1.3%的铁粉末 和0.1°/。的钴粉末混合均匀，得混合粉末A; 二、将混合粉末A在400MPa成 型压力条件下制坯料，使坯料的相对密度为75% 85%;三、将坯料在纯度为 99.0%的氢气氛围中加热至1500°C，烧结60min;四、按重量百分比取78.0% 的石墨和22.0%的玻璃粉，然后以60r/min速率混粉27h，得混合粉末B;五、 将混合粉末B在600MPa成型压力条件下制润滑介质，使润滑介质的相对密度 为35% 85%;六、将润滑介质加热至900。C并将坯料加热至1400°C，然后将 坯料与坯料润滑介质放入带有石墨乳的模具型腔中，在挤压力为1400Mpa、压
头速度为22mm/s、挤压8s，即得高比重钨合金材料；其中步骤六中坯料与润
滑介质按质量比2 : 1放入。
本实施方式得到的高比重钨合金材料成分为95W-3.6Ni-l.3Fe-0.lCo。 本实施方式得到的高比重钨合金材料在900"C 140(TC温度范围内成功
进行了大变形的热挤压并实现了无残料挤压，经测得变形量可达72%，抗拉强
度为1470MPa，延伸率为15%，硬度HRC为48，长细比可达30以上，生产
效率高。
权利要求
1、一种高比重钨合金材料，其特征在于高比重钨合金材料按重量百分比由93.0％～97.0％的钨粉末、2.1％～4.9％的镍粉末、0.8％～2.0％的铁粉末和0.1％的钴粉末制成。
2、 根据权利要求l所述的一种高比重钨合金材料，其特征在于高比重钨 合金材料按重量百分比由93.5% 95.5%的钨粉末、3.1°/。 4.6°/。的镍粉末、1.2 % 1.8%的铁粉末和0.1%的钴粉末制成。
3、 根据权利要求l所述的一种高比重钨合金材料，其特征在于高比重钨 合金材料按重量百分比由95.0%的钨粉末、3.6%的镍粉末、1.3%的铁粉末和 0.1%的钴粉末制成。
4、 制备如权利要求1所述的一种高比重钨合金材料的方法，其特征在于 制备高比重钨合金材料的方法按以下步骤实现 一、按重量百分比取93.0% 97.0%的鸨粉末、2.1% 4.9%的镍粉末、0.8% 2.0%的铁粉末和0.1%的钴粉 末混合均匀，得混合粉末A; 二、将混合粉末A在100 400MPa成型压力条 件下制坯料，使坯料的相对密度为75% 85%;三、将坯料在氢气氛围中加热 至1400 1600°C，烧结30 150min;四、按重量百分比取75.0% 80.0%的石 墨和20.0% 25.0°/。的玻璃粉，然后以60r/min速率混粉24 30h，得混合粉末 B;五、将混合粉末B在200 900MPa成型压力条件下制润滑介质，使润滑 介质的相对密度为35% 85%;六、将润滑介质加热至200 100(TC，并将步 骤三中所得坯料加热至500 1400°C，然后将坯料与润滑介质放入带有润滑剂 的模具型腔中，在挤压力为800 1600MPa、压头速度为20 24mm/s、挤压3 10s，即得高比重钨合金材料；其中步骤六中坯料与润滑介质按质量比2 2.5:1放入。
5、 根据权利要求4所述的制备一种高比重钨合金材料的方法，其特征在 于步骤一中按重量百分比取93.5% 95.5%的鸨粉末、3.1% 4.6%的镍粉末、 1.2 °/。 1.8%的铁粉末和0.1%的钴粉末混合均匀。
6、 根据权利要求4所述的制备一种高比重钩合金材料的方法，其特征在 于步骤三中氢气的纯度为99.0%。
7、 根据权利要求4所述的制备一种高比重鸨合金材料的方法，其特征在于步骤四中按重量百分比取78.0%的石墨和22.0%的玻璃粉。
8、 根据权利要求4或7所述的制备一种高比重钨合金材料的方法，其特 征在于步骤四中玻璃粉按质量百分比由30%的Si02、 7.4%的A1203、 37%的 B203、 2.5的MgO、 4.8。/。的CaO、 14.5%的Na20和3.8%K20组成。
9、 根据权利要求4所述的制备一种高比重钨合金材料的方法，其特征在 于步骤六中润滑剂为石墨乳。
全文摘要
一种高比重钨合金材料及其制备方法，它涉及一种钨合金材料及其制备方法。它解决了现有高比重钨合金产品塑性差、强度低、变形量小、残余力大，方法所需设备吨位大、脱模时间长、模具要严格密封及成本高的问题。高比重钨合金材料由钨粉末、镍粉末、铁粉末和钴粉末制成。制备方法一、制混合粉末A；二、制坯料；三、烧结坯料；四、制混合粉末B；五、制润滑介质；六、将坯料与润滑介质放入模具内进行挤压成型，即得。本发明高比重钨合金材料塑性好、强度大、变形量大及残余力小。本发明制备方法简单、所需设备吨位小、脱模时间短、对模具没有严格要求及成本低廉。
文档编号C22C27/00GK101386947SQ200810137440
公开日2009年3月18日 申请日期2008年10月31日 优先权日2008年10月31日
发明者洋 于, 王尔德 申请人:洋 于