[发明专利]一种抗形变钨板及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抗形变钨板及其制备方法，所述抗形变钨板包括0.0045wt％‑0.007wt％的钾元素，0.55wt％‑1.45wt％的金属氧化物以及余量为钨和不可避免的杂质；所述金属氧化物选自氧化镧、氧化钇、氧化锆或氧化钍中的至少一种，分散在所述抗形变钨板的钨晶粒的晶界上，形成第二相粒子，所述K进入钨晶粒的晶格中。本发明的制备方法包括配料、粉末压制、高温烧结、热轧制、高温热处理等步骤，采用掺钾钨粉及特定金属氧化物为原料，经过一系列工艺调控制备出一种抗形变钨板。该抗形变钨板具有更佳的高温抗变形性能，更长的使用寿命，可应用于现行钨板应用的领域。

技术领域

本发明属于难熔金属加工领域，具体涉及一种抗形变钨板及其制备方法。

背景技术

钨属于难熔金属，由于其硬度高、熔点高和耐热性能优异，常常用来作为各种超高温加热炉的重要结构材料和发热元器件，由金属钨制得的钨板产品广泛应用于航天器件、离子注入及镀膜工业等领域等。目前，钨板主要采用粉末冶金搭配压力加工以及后续的机械加工的方式获得，如MOCVD领域用钨板，以纯钨粉为原材料，通过冷等静压、中频烧结、机械加工等工序加工出钨板，该方法制备出的钨板在高温的使用环境下，抗蠕变能力差，特别容易发生变形翘曲，高温抗变形性能较差，导致产品失效，难满足客户的使用要求。

专利CN105328178A公开了掺杂有稀土元素氧化物的钍钨坯条的制备方法，通过掺杂稀土元素氧化物，主要是为了改善加工性能，但除了密度，未体现其他性能测试结果。

由于稀土氧化物具有优良的热电子发射能力，添加有稀土氧化物的钨材料通常作为电极材料使用，从而提高钨电极的热稳定性、发射能力，改善其电弧性能，通常不需要关注高温抗变形性能。但稀土氧化物与钨存在相容性差的问题，添加稀土氧化物的钨板在高温烧结及热处理过程中，颗粒易相互集聚并粗化，从而对钨板的稳定性产生不良影响。

考虑到稀土氧化物与钨存在相容性差的问题，专利CN105518169A采用非均相沉淀-喷雾干燥-煅烧-热还原-常规烧结技术制备高性能稀土氧化物弥散强化细晶钨材料，得到的钨材料致密度高，具有良好的室温、高温力学性能和抗高热负荷冲击性能，但制备方法较复杂，耗能高。

发明内容

本发明提供一种抗形变钨板及其制备方法，该方法采用掺钾钨粉及特定金属氧化物为原料，经过等静压、烧结、高温热处理等工序得到一种抗形变钨板。该抗形变钨板表现出优异的抗变形能力，具有更佳的高温抗变形性能，更长的使用寿命。

本发明的技术方案如下：

一种抗形变钨板，所述抗形变钨板包括如下组成：

K：0.0045wt％-0.007wt％，

金属氧化物：0.55wt％-1.45wt％，所述金属氧化物选自氧化镧、氧化钇、氧化锆或氧化钍等中的至少一种，以及

余量为W和不可避免的杂质；

所述金属氧化物分散在所述抗形变钨板的钨晶粒的晶界上，形成第二相粒子，所述K进入所述钨晶粒的晶格中。

本发明意外发现在钨板中协同添加微量K及少量金属氧化物，可大幅改善包括氧化镧、氧化钇、氧化锆或氧化钍的金属氧化物微粒粒子在钨板内的团聚及粗化现象，并使钨板表现出优异的抗变形能力及高温抗变形性能。

本发明的另一目的在于提供一种抗形变钨板的制备方法。

一种抗形变钨板的制备方法，所述抗形变钨板由至少包括如下工序的方式制得：

1)按K为0.0045wt％-0.007wt％、金属氧化物为0.55wt％-1.45wt％、余量为W和不可避免的杂质的配比配料，均匀混合，采用冷等静压的方式制备出钨生坯，所述金属氧化物选自氧化镧、氧化钇、氧化锆或氧化钍等中的至少一种；

2)将所述钨生坯烧结，得到钨板坯；