[发明专利]一种高强度钨基合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高强度钨基合金及其制备方法，属于金属材料领域。所述钨合金由钨与FeNiCoCrMn_xAl_y多主元合金组成；所述FeNiCoCrMn_xAl_y多主元合金由气雾化FeNiCoCrMn_xAl_y多主元合金粉提供。其制备方法为：按设计组分，将钨粉与FeNiCoCrMn_xAl_y多主元合金粉通过球磨混合均匀，然后通过真空热压烧结得到所述高强度钨基合金，烧结温度1200～1500℃，压力10～50MPa，烧结时间大于等于1h。本发明所设计和制备的具有高强度的多相结构的钨基合金，可用于航空航天与国防军工等军用及民用等领域，可适合于工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种高强度钨基合金及其制备方法，属于金属材料领域。

背景技术

钨基合金具有密度大、强度和硬度高、导电性好、热膨胀系数低、抗腐蚀和抗氧化性高等优异的性能，可用作穿甲弹弹芯、屏蔽材料和触点材料，广泛用于航空航天、国防军工等军用及民用领域。钨基合金是由Fe、Ni等强韧性好的金属将硬而脆的钨颗粒粘结而成的。随着服役工况越来越恶劣，传统的Fe、Ni粘结钨基合金越来越难以满足需求，新型粘结相越来越多的被采用。

目前，钨基合金行业多采用复杂多元合金作为粘结相。CN101880808A公开了一种纳米氧化物弥散增强超细晶钨基复合材料的制备方法，以微米级钨粉、纳米氧化钇粉或金属钇粉、金属钛粉或钼粉或钽粉为原料，经配料、机械合金化和放电等离子体烧结等步骤制备出超细晶粒钨复合材料。CN107900365A公开了一种注射成型WNiFe材料及其制备方法，首先将Fe和Ni熔炼得FeNi合金液；将FeNi合金液雾化后喷粉，得到FeNi预合金粉末；将FeNi预合金粉末与W粉混合后，加入粘接剂溶液混炼造粒，得到WNiFe材料；将WNiFe材料注射成型后采用氮气进行真空无碳脱脂后烧结。上述方法制备的钨基材料的维氏硬度均低于300HV，难以满足新型构件对高强度钨合金的要求。

多主元合金是具有简单固溶体相结构的新型金属材料，性能上表现为高强度/硬度与加工硬化性、耐高温氧化与软化、具有良好的耐磨性与耐腐蚀性，其综合性能明显超过了传统的多元复合的Fe-Ni系粘结相材料，因而受到广泛的关注。CN109022988公开了公开了一种钨基高比重合金材料的制备方法，先采用间歇式搅拌球磨制备出CoNiCuCrFe的五元非晶态粘结相粉末，然后将五元非晶态粘结相粉末与W粉混合，最后通过放电等离子烧结制备出粘结相为面心立方结构多主元合金的钨基高比重合金，但该方法要求先采用高能球磨制备五元非晶态预合金粉，工艺流程较长，生产成本较高，材料的性能并没有明显超过传统的钨基合金。

通过对钨基合金的粘结相成分及制备方法的优化，合金性能得到改善。但是，目前通过熔炼合金化再喷雾制备粘结相粉末工艺比较复杂。而添加多元粉末形成粘结相虽然能起强化的效果，但力学性能并没有明显改善。因此，研究新型的高强度钨基合金及其制备方法，对于解决上述问题十分必要。

发明内容

本发明针对上述的不足，提供一种采用具有简单固溶体结构的FeNiCoCrMn_xAl_y多主元合金为粘结相、钨为基体，通过真空热压烧结得到高强度钨基合金。通过采用高温熔化及高压气雾化法预先制备出成分比较均匀、枝晶偏析较少、具有简单固溶体结构的FeNiCoCrMn_xAl_y多主元合金粉，克服了传统的采用金属粉为原料通过高能球磨方法制备，难以获得简单固溶体结构多主元合金的缺点。同时通过采用真空热压烧结工艺，获得FeNiCoCrMn_xAl_y多主元合金粘结钨基体、形成多相强化的综合性能更为优异的高强度钨基合金构件，适用于航空航天与国防军工等军用及民用所需要的构件，该方法可工业化生产。

本发明的另一目的旨在提供上述的高强度钨基合金制备方法，具有工艺简单，所生产出的钨基合金具有较高的致密度，产品质量综合性能优良。