[发明专利]一种硅铝钾钨合金板材的制备方法

说明书

本发明公开了一种硅铝钾钨合金板材的制备方法，属于钨合金加工技术领域，制备流程为：(1)硅铝钾钨粉的制取；(2)硅铝钾钨粉的掺杂，掺杂剂为稀土氧化物、钨粉、碳化钨中的一种或多种混合物；(3)等静压压制成型；(4)将压坯在保护性气氛下，于2250～2400℃的温度下进行烧结；(5)压力加工与热处理；(6)机械加工。本发明通过掺杂技术、烧结工艺和烧结板坯形状的创新，将烧结坯料的密度、晶粒度控制在一定的标准范围内，有效地保证了烧结坯料的轧制加工性能；通过对轧制工艺和退火工艺的创新，解决了轧制开裂问题，满足了机械加工性能和使用性能的要求，轧制总变形量在85％以上，收率在90％以上，实现硅铝钾钨板材的批量生产。

技术领域

本发明属于钨合金加工技术领域，具体涉及一种硅铝钾钨合金板材的制备方法。

背景技术

MOCVD(气相外延生长)设备是半导体制造中的关键设备，一直以来依赖进口，价格昂贵。近几年来，国内生产商大力投资研发，国产化设备已逐步走向市场，这种设备的加热器的加热元件采用纯钨片，使用寿命在2～3个月，远低于国外设备的使用寿命(国外设备通常为1年左右)，其失效方式主要表现为变形、断裂。

硅铝钾钨合金材料由于钾泡效应，材料具有优异的抗震性能和高温抗蠕变性能，大量用于生产抗震钨丝及高温炉用钨合金元部件。目前，硅铝钾钨合金的生产工艺路线为：硅铝钾钨粉的制取、钢模压制成型、垂熔烧结、旋锻拉拔，生产能耗高，成材率低，是一种低效率的加工方式。

中国专利CN 201410608333.2A公开了一种钨合金板材的轧制工艺，该方法需要进行2次中间退火和1次再结晶退火(温度为2000℃～2300℃，保温时间为1～2小时)，制备的钨合金晶粒较粗，容易导致钨合金板材变形、开裂，而且其制备工艺复杂，加工周期长，再结晶温度高，增加了生产成本。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种硅铝钾钨合金板材的制备方法，解决了轧制过程容易开裂的问题，制备得到抗震性能好、耐高温的硅铝钾钨合金板材。

为了实现上述技术目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供一种硅铝钾钨合金板材的制备方法，包括以下步骤：

(1)硅铝钾钨粉的制取：

其中，K含量为0.005～0.05wt％；

Si含量为≤0.045wt％；

Al含量为≤0.035wt％；

其余为钨粉，总量之和为100wt％；

(2)将硅铝钾钨粉进行掺杂，掺杂剂为稀土氧化物、钨粉、碳化钨中的一种或多种混合物，得到掺杂后的硅铝钾钨粉；

(3)将步骤(2)所得掺杂后的硅铝钾钨粉进行等静压压制成型，得到压坯；

(4)将步骤(3)所得压坯在保护性气氛下，于2250～2400℃的温度下进行烧结，得到金属坯料；

(5)压力加工与热处理：

将步骤(4)所得金属坯料在1200～1600℃温度范围内进行压力加工，经过14～18道次轧制，第一道次轧制后回炉加热温度递减，保温时间为12～25min，道次变形率控制在15～30％之间，总变形量85％以上，中间不需退火处理，达到所需厚度后在1300～1450℃温度范围内进行再结晶热处理，得到板材半成品；

(6)将步骤(5)所得板材半成品进行机械加工，得到硅铝钾钨合金板材成品。

作为优选，步骤(2)中，所述掺杂剂的添加量为0.01～2wt％，掺杂后进行混合、过筛，得到掺杂后的硅铝钾钨粉。