[发明专利]钨合金及其制备方法有效
申请号: | 201710697514.0 | 申请日: | 2017-08-15 |
公开(公告)号: | CN107541633B | 公开(公告)日: | 2019-04-26 |
发明(设计)人: | 王殿政;李恺伦;余晨帆;马静;刘伟;沈志坚 | 申请(专利权)人: | 清华大学 |
主分类号: | C22C27/04 | 分类号: | C22C27/04;C22C1/04;G21F1/08 |
代理公司: | 天津知远君正专利代理事务所(特殊普通合伙) 12236 | 代理人: | 何君 |
地址: | 100084*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 钨合金 制备 合金元素 钨基体 合金 亚微米尺度 固溶强化 合金塑性 强度硬度 中合金 纯形 固溶 | ||
1.一种钨合金,由钨基体和合金元素组成,其特征在于,合金元素为钒、铌、钽、钼中的一种,合金元素的重量百分比为1%-50%,合金元素完全固溶在钨基体中,形成亚微米尺度的亚晶组织,其由相互缠绕的位错组成胞壁,相邻的胞具有相同的取向,胞的尺寸小于1μm,添加合金元素后,钨合金的强度和塑性同时得到提高,所述合金使用激光束作为能量源加热熔化粉末的方法实现3D纯形制备。
2.根据权利要求1所述的钨合金,其特征在于,所述钨合金为W-6wt%Ta、W-10wt%Mo、W-10wt%Nb。
3.根据权利要求1-2任一项所述的钨合金,其特征在于,所述钨合金中还添加重量百分比为0.1%-5%的纳米尺度的碳化锆或碳化钛颗粒。
4.根据权利要求1-2任一项所述的钨合金,其特征在于,该钨合金可以用于制备医用X光机中的屏障材料或热核聚变反应堆中的抗辐照材料。
5.根据权利要求3所述的钨合金,其特征在于,该钨合金可以用于制备医用X光机中的屏障材料或热核聚变反应堆中的抗辐照材料。
6.根据权利要求1-2任一项所述钨合金的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一,在工作平台上安装金属基板,同时控制铺粉刮刀与金属基板的间隙为20-100μm,采用感应等离子体粉体球化钨粉得到球形钨粉,球形钨粉粒径为10-50μm,将球形钨粉与合金元素粉,机械混合后得到钨合金粉,合金元素粉粒径为1-20μm,将钨合金粉体填装到粉体料仓中;
步骤二、密封成形腔体,后将成型腔体内抽至真空状态,相对真空度-70kPa~-100kPa,然后充入氩气、氦气或者氮气保护气体,反复进行抽真空和充保护气体直至腔体内氧含量低于100ppm;
步骤三、使用刮刀铺一层合金粉末于金属基板上;
步骤四、利用电脑控制能量源焦点运动,选择性熔化特定区域的粉末,使其粘接成形,激光功率为200-400W,光斑直径为50-150μm,扫描速率100-300mm/s,扫描线间距80-200μm;
步骤五、金属基板下降一定的高度;
步骤六、重复步骤三至五直至完成成形过程。
7.根据权利要求6所述的钨合金制备方法,其特征在于,球化前钨粉取表面无杂质和氧吸附的多角形钨粉体颗粒,球化前钨粉粒径为20-50μm,球形钨粉粒径为15-30μm,感应等离子体粉体球化参数为:电压:8-10kV,电流:4-6A,球化功率为35-40kW,送粉速度为1-3rpm。
8.根据权利要求6所述的钨合金制备方法,其特征在于,刮刀铺粉厚度为20-100μm,激光功率为300-350W,光斑直径为60-80μm,扫描速率150-200mm/s,曝光时间200-300μs,扫描线间距100-150μm,金属基板下降高度为20-100μm,成形过程中采用惰性气体作为保护气。
9.根据权利要求6所述的钨合金制备方法,其特征在于,调节激光功率,可以制备多孔钨合金,也可以制备成致密钨合金部件;使用的金属基板材料是铜合金或钢,钨合金与基板材料一起形成复合部件。
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