[发明专利]一种难熔金属的挤压方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种难熔金属的挤压方法，特别适用于钽、铌及其合金等高熔点金属的挤压方法。

背景技术

钽、铌及其合金属于高熔点金属，其中钽的熔点为2996℃、铌的熔点为2468℃、高温下有较高的强度，并且金属的流动性差，高温下与铁基模具亲和力大，易发生共晶反应，产生粘结模具的现象，导致挤压力增高，挤压后坯料表面质量较差。目前，对于这类难熔金属主要是采用表面喷涂玻璃粉的润滑方式，在1000～1200℃的范围内进行挤压，挤压模具一般为热作模具钢5CrNiMo、3Cr2W8V等材质。但对于这种挤压方法，由于5CrNiMo、3Cr2V8V等材质在600℃以上机械强度、硬度及热疲劳性能大幅降低，高温挤压过程中挤压后产品对模具冲刷现象明显，造成模具变形、挤压后坯料尺寸变化明显、表面存在较深的沟条等，并增加挤压时坯料与模具间的摩擦力，使挤压吨位上升，产品表面质量明显下降。玻璃润滑剂具有一定的防氧化性能，采用感应加热，工艺简单，在难熔金属挤压中广泛应用。但是钽、铌及其合金等难熔金属与模具有较强的亲和力，在挤压过程中玻璃润滑剂一旦剥落就会造成了挤压吨位明显上升、设备闷车的现象，并且使用玻璃润滑剂挤压产品表面“起皮”、“夹灰”现象十分严重，在后续的生产中一般采用人工打磨、刮修等工艺处理表面，增加了生产难度、降低了成品质量的稳定性。

发明内容

本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种能有效解决传统难熔金属挤压后产品尺寸均匀性较差、表面产生沟条及玻璃润滑剂导致的表面“起皮”、“夹灰”等现象，并减小设备挤压力，获得更大的挤压比，提高成品率及挤压后产品质量的难熔金属的挤压方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种难熔金属的挤压方法，其特征在于其挤压过程的挤压模具采用镍基高温合金GH4169材质模具，并且难熔金属挤压坯采用钢板包壳后进行挤压。

本发明的一种难熔金属的挤压方法，其特征在于所述的挤压模具为挤压模和穿孔针。

一种难熔金属的挤压方法，其特征在于挤压模具挤压模和穿孔针的挤压模和穿孔针制备过程的步骤包括：

(1)将镍基高温合金GH4169合金，在锻造比大于50％的条件下进行锻造开坯；始锻温度为980～1010℃，终锻温度不小于850℃；

(2)对模具进行粗加工；

(3)进行固溶、时效热处理；其固溶热处理温度为950～980℃/1h，油冷；时效处理为720℃±5℃/8h，以50℃/h炉冷至620℃±5℃，8h，空冷；

(4)对模具进行精加工，精车至要求尺寸，与挤压坯料接触面需打磨光滑，尺寸过渡区需有倒角过度。

本发明的一种难熔金属的挤压方法，其特征在于所述的难熔金属挤压坯采用钢板包壳后进行挤压过程是采用0.8～1.2mm的A₃钢板进行包壳的；包壳后的难熔金属挤压坯料外径小于挤压筒直径2～3mm，穿孔针与挤压管材坯料内孔单边间隙为1～1.5mm。

本发明的一种难熔金属的挤压方法，其特征在于所述的难熔金属挤压坯采用钢板包壳后进行挤压过程的工艺步条件为：挤压时模具预热至温度为500～600℃；挤压坯料加热至温度为1050～1250℃；挤压比系数为5～9，挤压速度为60～100mm/s。

钽、铌及其合金等高熔点金属挤压时，挤压温度高、挤压坯料热效应明显。模具使用条件十分恶劣，不但要承受超高温而且还要承受高的冲击力。现在一般使用的挤压模具材料为5CrNiMo、3Cr2W8V等热作模具钢，这些模具在高温、高压的工作环境下，使用状况不佳。镍基高温合金GH4169是以镍为基体，在合金中加入铝，钛以形成金属间化合物进行r’(Ni3AlTi)相沉淀强化。这样就使得该合金具有高温强度高，高温稳定性好，抗氧化性好，热疲劳性能及冲击韧性优异，并且为变形高温合金高温屈服强度最高的牌号，适宜作为钽、铌、铪及其合金等高熔点金属的挤压模具。在高温工作环境下GH4169合金屈服强度和抗拉强度远高于传统模具材料，而且克服了传统模具随着温度升高、时间延长屈服强度和抗拉强度急剧降低等问题，两类模具材质在不同温度和使用时间下抗拉强度比较见表1和表2所示。、

表15CrNiMo钢与GH4169合金在不同温度下的抗拉强度比较

表25CrNiMo与GH4169在650℃工作温度下使用的抗拉强度比较