[发明专利]一种高强度高塑性Ni-W-X合金制备方法

说明书

本发明涉及一种高强度高塑性Ni‑W‑X合金制备方法，该合金的高强度高塑性是指：铸造态屈服强度≥500MPa，抗拉强度≥800MPa，延伸率30％～50％，属于金属材料制备技术领域，且当原料配比不同时，得到的铸造合金的密度在8.8～12.1g/cm³范围内连续可调。本发明的成型工艺，无需锻造、热处理，对于工业化生产具有重要意义，通过成分及制备方法的选择，可以让合金在铸造态具有高强度，高塑性及连续可调的密度。

技术领域

本发明涉及一种高强度高塑性Ni-W-X合金制备方法，该合金的高强度高塑性是指：合金铸造态屈服强度≥500MPa，抗拉强度≥800MPa，延伸率30％～50％，属于金属材料制备技术领域，且当原料配比不同时，得到的铸造合金的密度在8.8～12.1g/cm³范围内连续可调。

背景技术

在现代战争中，指挥所、武器库等重要军事设施通常建在地下，其上方建有坚固的防御工事。为了打击这类目标，国际上从20世纪80年代开始展开对攻击地下目标的钻地弹的研制和生产。钻地弹战斗部可分为动能侵彻战斗部、串联侵彻战斗部以及新概念战斗部等。其中最成熟的便是动能侵彻战斗部。动能侵彻战斗部的作用原理是利用弹体高速飞行所提供的动能，撞击并侵入坚固目标后引爆战斗部内部的高能炸药，以毁伤目标。

常用的战斗部结构材料为高强度钢与高密度钨或碳化钨复合而成，钢密度范围7～8g/cm³，钨或碳化钨密度在19.2～19.3g/cm³，现阶段动能侵彻战斗部的密度为9～12g/cm³。这类结构在侵彻过程中，由于材料属性的差异，在连接处会出现损伤，降低侵彻效果，单一合金的战斗部有利于保持弹体侵彻过程的完整性。专利CN201510567928及CN201610853863.2提及的钨镍钴合金密度属于11～13g/cm³,然而其制备过程复杂，铸造之后需要变形处理(锻造、轧制)及热处理，成本高昂。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提出一种高强度高塑性Ni-W-X合金制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种高强度高塑性Ni-W-X合金制备方法，该铸造合金的原材料包括镍钨二元中间合金、Ni单质和X单质；

所述的镍钨二元中间合金中钨的原子百分比为7％～21％；

所述的Ni单质的纯度不低于99％；

所述的X单质的纯度不低于99％，X为Al、Ti、Zr、Nb中的一种或两种以上的混合；

该铸造合金中的W的原子百分比为6％～20％、X的原子百分比为5％～15％，余量为Ni。

本发明的方法以镍钨二元中间合金、镍及X单质作为原材料，在惰性气体保护下，按照合适配比采用真空电弧熔炼或真空感应熔炼均匀后，合金化后得到合金液体，浇筑成型，得到初级合金铸锭。将初级合金铸锭进一步电渣重熔定向凝固得到最终铸锭。

一种高强度高塑性Ni-W-X合金制备方法，该方法的步骤包括：

步骤1：将合金的原材料按熔点由低到高的顺序从下而上堆放到熔炼炉内，对熔炼炉抽真空，当真空度要求小于等于1*10^-3Pa后充入保护气体，进行熔炼，并搅拌，得到合金锭；

步骤2：将步骤1得到的合金锭翻转后(即合金锭上下颠倒)放到熔炼炉内，对熔炼炉抽真空，当真空度要求小于等于1*10^-3Pa后充入保护气体，进行熔炼，并搅拌，得到初级铸态合金，该步骤是为了确保成分均匀；

步骤3：将步骤2得到的初级铸态合金经过电渣重熔定向凝固后得到最终铸态合金。

所述的步骤1中的保护气体为氩气；熔炼温度为1450℃-1550℃；