[发明专利]钽十钨棒材生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及合金技术领域，尤其涉及钽十钨棒材及其生产方法。

背景技术

近年来随着航空、航天和原子能工业的发展，特别是超音速飞机和4-6马赫数的返回式超高音速空间飞行器的发展，对表面蒙皮材料和发动机内部高温结构材料的要求越来越高。金属钽特别是钽合金，如：钽钨合金可用作超音速飞机、火箭、导弹的耐热高强度结构材料以及控制、调节装置的零件等。钽钨合金熔点为3080℃，且有高温韧性、耐冲击，真空环境下最高使用温度可达2500℃，可做宇宙飞船的部分位置下的表面蒙皮、燃烧室、导弹发动机鼻椎、喷嘴、排气管及其他重要部件。

钽十钨合金在钽钨合金中属于高钨含量合金，钨以替代性连续固溶体无限固溶于钽，主要起到固溶强化作用，但钨含量达到14~16wt%后性能将不再有明显的增加。随着钨含量的增加材料的脆性也随之提高，在压力加工过程中易产生脆性开裂。由于其加工过程中极易产生开裂，铸锭既要通过热锻造充分破碎铸造态存在的不良组织，又要保证合理的热锻造温度及加工率的配合，因此钽十钨合金的热加工工艺及锻造工艺的选择及匹配是该材料加工的关键点。通过合理工艺的实施，保证加工过程中材料不出现开裂失效问题，又要保证组织细小、均匀，避免在高温高压使用环境下，由于组织缺陷引起变形开裂失效的问题，使其适用于航空发动机用钽十钨喷管。

为了满足航空发动机钽十钨喷管的使用要求，现有技术主要采用下述方法制备钽十钨：采用二次真空电子束炉熔炼外径规格为的钽十钨铸锭，通过固定功率的中频感应将铸锭加热至高温，锻造方式采用拔长加工的方式，即得到钽十钨棒材。但是上述锻造工艺所得到的锻造坯料铸造态组织破碎程度低，内部不良组织消除不彻底，导致产品在高温高压下出现由于局部变形而造成的断裂失效的质量问题。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种钽十钨棒材的生产方法，通过本发明提供的锻造工艺能够有效防止钽十钨棒材在高温高压下的断裂失效。

有鉴于此，本发明公开了一种钽十钨棒材的生产方法，包括以下步骤：

a）钽十钨铸锭预热，在预热后的钽十钨铸锭表面涂覆抗氧化涂层；

b）将步骤a）得到的钽十钨铸锭置于中频感应圈中，依次在20KW~40KW和60KW~80KW的功率下加热；

c）将步骤b）得到的钽十钨铸锭进行径向墩粗和径向拔长，循环多次；

d）将步骤c）得到的钽十钨铸锭进行退火，得到钽十钨棒材。

优选的，所述预热的温度为150~180℃。

优选的，所述预热的时间为20~40min。

优选的，所述抗氧化涂层为玻璃粉、水与水玻璃的悬浮液。

优选的，所述抗氧化涂层的厚度为2~3mm。

优选的，所述步骤b）具体为：

将步骤a）得到的钽十钨铸锭置于中频感应圈中，依次在20KW功率下加热4~6min，40KW功率下加热5~7min，60KW功率下加热8~12min，80KW功率下加热10~12min。

优选的，所述加热温度为1350~1400℃。

优选的，所述步骤c）具体为：

c1）将步骤b）得到的钽十钨铸锭进行第一次径向墩粗，所述第一次径向墩粗的加工率为32%~45%；

c2）将步骤c1）得到的钽十钨铸锭进行第一次径向拔长，所述第一次径向拔长的加工率为30%~42%；

c3）将步骤c2）得到的钽十钨铸锭进行第二次径向墩粗，所述第二次径向墩粗的加工率为32%~45%；

c4）将步骤c3）得到的钽十钨铸锭进行第二次径向拔长，所述第二次径向拔长的加工率为30%~42%。

优选的，所述退火的温度为1100~1500℃，所述退火的时间为1~5h。

本发明还提供了一种钽十钨棒材，所述钽十钨棒材1500~2500℃的抗拉强度为260~45MPa。