[发明专利]一种低温烧结制备钨板坯的方法

说明书

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种低温烧结制备钨板坯的 方法。

背景技术

钨的高熔点使其具有极高的耐热性能，是超高温炉的重要结构材料和 发热部件。同时，钨还拥有较强吸收射线功能，在核能工业发展中钨板将 发挥巨大的作用。此外，钨板材也广泛运用于离子溅射、离子注入、镀膜 工业等方面。粉末冶金钨板坯的基本制备工艺为：混料、压制、烧结。为 追求高致密度和较好的组织均匀性，传统的钨板坯的烧结温度会达到2300 ℃左右，并且保温时间通常在10小时以上。因此，生产过程中不仅能耗 较高、设备损耗大，而且由于随着温度的升高，导致表面致密化程度和趋 附深度的增加，容易引起大板坯中心位置晶粒粗大、致密度低，不利于后 续轧制过程的均匀变形。中国专利号200810222429.X公开了“一种轧制 板材用钨坯的制备方法”，该专利主要通过采用高温降频烧结增加涡流透 入深度，搭配1.8μm、2.0μm、2.2μm三种粒度钨粉实现较高的填充效果这 两种途径制备高密度、高组织均匀性的烧结钨板坯，这种方法烧结温度较 高且要求烧结炉具有变频功能，对设备要求较高；粒度配比主要是为了实 现较密集的填充效果，对烧结温度的降低没有帮助。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种 低温烧结制备钨板坯的方法。该方法将0.8μm～1.2μm、2.3μm～2.5μm和 3.0μm～3.5μm三种粒度范围的钨粉末按比例混合均匀，一方面实现良好 的填充性，获得较高的压坯密度进而获得较高的烧结密度；另一方面小粒 度钨粉具有较高的烧结活化能并提供较大的烧结驱动力，保证较低温度下 致密化过程快速进行，从而降低烧最高结温度和保温时间。另外，该方法 通过控制板坯烧结的温度和时间，在1700℃保温烧结6h～10h，可以避免 由于升温速度过快或中低温阶段保温时间较短导致的烧结坯表面致密化 速度远大于芯部，从而引起烧结坯芯部孔隙难以消除的现象；再加热至 2100℃保温烧结10h～20h，能够保证板坯各部位具有较好的组织均匀性和 较高的致密度。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种低温烧结制备 钨板坯的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、按照以下重量百分比称取各原料：平均粒度为0.8μm～1.2μm 的钨粉末15％～25％，平均粒度为2.3μm～2.5μm的钨粉末65％～75％， 平均粒度为3.0μm～3.5μm的钨粉末5％～15％，将称取的原料混合均匀得 到混合钨粉末；

步骤二、采用冷等静压方式将步骤一中所述混合钨粉末压制成板坯；

步骤三、在氢气气氛下，对步骤二中所述板坯进行加热烧结，自然冷 却后得到钨板坯；所述加热烧结的具体过程为：先将板坯加热至1500℃保 温烧结1h～3h，然后加热至1700℃保温烧结6h～10h，再加热至2100℃ 保温烧结10h～20h。

上述的一种低温烧结制备钨板坯的方法，其特征在于，步骤一中按照 以下重量百分比称取各原料：平均粒度为0.8μm～1.2μm的钨粉末18％～ 22％，平均粒度为2.3μm～2.5μm的钨粉末68％～72％，平均粒度为3.0μm～ 3.5μm的钨粉末8％～12％。

上述的一种低温烧结制备钨板坯的方法，其特征在于，步骤一中按照 以下重量百分比称取各原料：平均粒度为0.8μm～1.2μm的钨粉末20％， 平均粒度为2.3μm～2.5μm的钨粉末70％，平均粒度为3.0μm～3.5μm的钨 粉末10％。

上述的一种低温烧结制备钨板坯的方法，其特征在于，步骤三中板坯 加热至1500℃所用的时间为3h～4h，板坯从1500℃加热至1700℃所用的 时间为1h～2h，从1700℃加热至2100℃所用的时间为2h～3h。

上述的一种低温烧结制备钨板坯的方法，其特征在于，板坯从1500 ℃加热至1700℃所用的时间为2h，从1700℃加热至2100℃所用的时间为 3h。

上述的一种低温烧结制备钨板坯的方法，其特征在于，步骤三中加热 烧结的具体过程为：先将板坯加热至1500℃保温烧结2h，然后加热至1700 ℃保温烧结8h，再加热至2100℃保温烧结15h。

本发明与现有技术相比具有以下优点：