[发明专利]一种高密度高性能钨合金旋锻棒工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种高密度高性能钨合金旋锻棒工艺。 

背景技术

钨基高比重合金具有较高的密度、强度和硬度、优良的导电导热性能、很好的耐腐蚀、抗氧化性，以及良好的机械加工和焊接性能等优异的力学性能和使用性能，而被广泛应用于航空航天、军事上的穿甲弹弹芯和民用工业中石油加重杆。 

传统的高比重合金棒采取传统的粉末冶金方法制得，即权利要求书（1）中~（4），再加上真空热处理过程，以及后续的机加工才能得到所需尺寸的杆材。该种杆材由于受传统工艺所限，合金残余孔隙度较高，力学性能较差。为了提高合金性能，此时需要反复热处理，从而造成在大批生产过程中，成本增加、交货期延长。另外产品尺寸与成品要求尺寸偏差大，需要后续的机加工，造成材料利用率低。 

发明目的

本发明的目的就是在于将传统的粉末冶金高比重合金的方法中，加入大变量旋锻与特殊烧结，盐浴淬火，还有时效，从而有效的减少合金中的孔隙，提高合金致密度,形变加工后出现大量的位错，提高合金的强度，这样使合金具有更均匀的显微组织和更好的力学性能。该方法效率高、成本低、材料利用率高，适于大批量的生产。

发明内容

本发明的工艺路线是：⑴混料：按照所需工艺要求的各成分比例称取一定量的W粉与其它合金粉末，置于混料机内混合均匀；⑵成型：将粉末放于一定规格的软模中，冷等静压成型。⑶真空高温消除应力；⑷氢气高温加湿液相烧结。⑸高真空脱氢 ⑹高温盐浴淬火⑺大变量旋锻；（8）时效。 

本发明在为了保证在旋锻前坯料的性能，采用了氢气高温加湿工艺，将炉内氢气露点提到+10~+20.℃。燃烧后，通过高真空在700~1200℃左右，将产品内部残留氢气脱出，防止氢脆。 

在产品旋锻前进行内部晶体细化，特采用1050-1300度高温盐浴2-5小时，然后急剧冷却。 

为了获得低孔隙、致密度高、组织结构均匀、力学性能更好的高密度合金，本发明实行了旋锻+时效工艺，为了实现有效的旋锻，本发明选择温锻工艺，这也是本发明的特征所在之处。 

本发明是将烧结好的棒材先加热至200~400℃，再置于装有一定规格模具或型腔模具下的旋锻机下进行旋锻，就可获得一定规格的棒材。旋锻后，其变形量5%~40%。 

将型锻好的杆材进行时效处理，是本发明的另一特征所在之处。旋锻后的棒材置于200~600℃温度下，时效0.5~3小时 

具体实施方式进行新工艺与传统工艺对比 

实施例1(新工艺)

混料：按拟制备合金材料的成分百分比要求，将钨及其他合金粉末进行称重配料，其比例W90%（90kg）：Ni6%(6kg):Fe4%(4kg)并8小时均匀混合。得到100kg混合料。

成型： 

将100kg混合料粉末放于软模中，软模尺寸为φ53X 557mm在2000MPa压力下冷等静压成型压制φ44.8X472mm的棒材10支。

消除应力： 

将等静压成型的φ44.8X472mm10支棒材放在真空保护下炉内，在700℃的温度5小时下消除内部因等静压产生的应力。

高温氢气加湿烧结： 

将已消除应力的10支棒材，置于氢气保护下于1450℃下进行4小时的高温液相烧结。同时将氢气的露点提高到+15℃。烧结后10支棒材尺寸收缩到了φ38X400mm

脱氢：

高温烧结后φ38X400mm10支棒材放入真空炉为3X10^-3pa的高真空下，温度在700℃保温4小时。

盐浴淬火： 

将脱氢后的φ38X400mm10支棒材放入1100℃的盐浴炉内3小时，然后在10秒内放入冷水淬火。

大变量旋锻： 

将烧结好φ38X400mm的棒材先加热至300℃，再置于装有φ30规格模具或型腔模具下的旋锻机下进行温锻，就可获得φ32 X 460mm的棒材,其外径变形量大约15%。

时效： 

旋锻后的φ32 X 460mm10支棒材置于400℃温度下，时效2小时。

 检测： 

最后将产品进行密度，抗拉强度，延伸率，硬度，金相，冲击功检测（结果附图）。

实施例2(传统工艺) 

混料：按拟制备合金材料的成分百分比要求，将钨及其他合金粉末进行称重配料，其比例W90%（90kg）：Ni6%(6kg):Fe4%(4kg)并12小时均匀混合。得到100kg混合料。