[发明专利]一种超薄Ta-W合金箔材的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超薄Ta-W合金箔材的制备方法，属于Ta-W合金加工技术领域。

背景技术

随着武器装备和电子器件技术的飞速发展，大功率高效微波管在导航系统、电子对抗干扰系统等装备上起着非常关键的作用，也是武器装备上的关键器件。

钽合金超薄箔材是大功率高效微波管的阴极载体或阴极支撑部件所必需的材料。在国外，先进国家已研制出了各种规格的超薄钽合金箔材，并被广泛应用于电子电工、航空航天、国防等工业的科研与生产中。例如英国研制生产的AR-51系统工程中的型号为PT-6049的大功率行波管，美国研制生产的VTR-5662、VTC-5760、MA2829大功率行波管，俄罗斯研制生产的场致发射冷阴极微波管等都采用了这类超薄难熔合金箔材，把其作为阴极发射体的载体材料或阴极支撑部件材料，因此，他们所生产的微波管的性能好、可靠性高。国内目前使用的是纯钽箔材，这些箔材在高温下会脆化，振动、冲击后易开裂。为了增加强度，只好增加箔材的厚度，这将使阴极的热容量增大，阴极的预热时间加长，这些导致器件在使用时温度高，器件的寿命降低。

本发明为了提高Ta的强度，设计了Ta-W合金。Ta-W合金具有优良的热强度和低温塑性，是制造航天飞行器中高温部件的紧固件的理想材料。目前市场上主要有Ta-W合金片、板材，未见有Ta-W合金箔材，特别是高W含量的合金箔材。这些Ta-W板材和带材的产品厚度一般都在20μm厚以上，未见有3~5μm厚的箔材。这是因为在Ta中添加W后，合金的塑性变差，室温加工性能降低。且当合金箔材的厚度加工至10μm以下时，合金表面质量变差，容易起皱。这种表面质量不佳的箔材发射性能差，不能适用于大功率高性能微波管、行波管。因此，本发明通过设计合理简单的退火工艺和冷轧工艺，制备出了高精度的3~5μm厚的箔材，这些箔材的成功制备，在实现大功率高性能微波管国产化、提高其使用性能和使用寿命方面具有重要意义。

发明内容

本发明针对现有Ta-W合金难以加工成厚度小于10μm的箔材，提供了提供一种高强度、高精度、表面质量好的Ta-W合金箔材的制备方法，用该方法制备的Ta-W合金箔材的厚度为3~5μm，适用于大功率微波管和行波管等真空器件。

本发明一种超薄Ta-W合金箔材的制备方法，包括下述步骤：

步骤一：Ta-W合金锭的开坯加工

将致密度为95~98%的Ta-W合金锭切割成坯条后除去表面杂质和油污，然后将坯条进行真空退火，退火后冷轧，得到合金板坯；所述退火的条件为：绝对真空度＜3×10^-3Pa、退火温度1200~1400℃、退火时间40~80min、冷却方式为随炉冷却至室温；所述冷轧包括横向轧制和纵向轧制，先进行总变形量为80~85%的横向冷轧，再进行总变形量为10~30%的纵向冷轧，每道次冷轧的变形量为8~10%；所述Ta-W合金中W的质量百分含量为5.0~7.5%；

步骤二：合金板坯的粗加工

将步骤一获得的合金板坯清洗干净后放入钼盒中，真空退火后进行总变形量为40~60%的多道次冷轧，冷轧后真空退火，得到合金板粗坯；所述真空退火的条件为：绝对真空度＜3×10^-3Pa、退火温度1200~1400℃、退火时间40~60min、冷却方式为随炉冷却至室温；每道次冷轧的变形量为8~10%；

步骤三：合金板坯的精加工

将步骤二获得的合金板粗坯进行多道次冷轧，直至得到0.1~0.15mm厚的第一合金箔材，当冷轧累积变形量达到50~70%时，进行一次真空退火，所述真空退火的条件为：真空炉为真空钼片炉、绝对真空度＜3×10^-3Pa、退火温度1200~1400℃、退火时间40~60min、冷却方式为随炉冷却至室温；每道次冷轧的变形量为8~10%；

步骤四：合金箔材的精加工

将步骤三制备的第一合金箔材真空退火后进行多道次冷轧，直至得到0.02~0.025mm厚的第二合金箔材，当冷轧累积变形量达到40~50%时，进行一次真空退火，所述冷轧是在20辊轧机上带张力轧制，每道次冷轧的变形量为5~8%；所述真空退火的条件为：真空炉为真空钼片炉、绝对真空度＜3×10^-4Pa、退火温度为1200~1400℃、退火时间为40~60min、冷却方式为随炉冷却至室温；

步骤五：厚度为3~5μm的合金箔的制备