[发明专利]一种Ta-W基合金及其制备方法

说明书

本发明提供了一种Ta‑W基合金，由包括以下物料的原料制备得到：Ta粉、W粉、Ti粉和Ta‑Al金属间化合物；所述原料中Ta、W、Ti和Al的摩尔比为(50～70)：(6～8)：(10～25)：(10～20)。本发明中，在烧结过程中铝过早出现液相，甚至气化，无法控制其添加入Ta基合金中。因此，现有技术无法简单用粉末冶金方法制备含铝的Ta‑W合金。本发明在制备Ta‑W基合金时铝以金属间化合物的形式添加入合金中，采用金属间化合物Ta₂Al作为铝源，在Ta‑W基合金中添加合金元素Ti、Al，以制备在800～1100℃下具有抗氧化性的Ta‑W合金。本发明还提供了一种Ta‑W基合金的制备方法。

技术领域

本发明涉及合金技术领域，尤其涉及一种Ta-W基合金及其制备方法。

背景技术

难熔金属及其合金的共同点是熔点高，高温强度高，抗液态金属腐蚀性能好，绝大部分可塑性加工，其使用温度范围为1100～3320℃。金属钽(Ta)的熔点高(2996℃)，蒸汽压低，膨胀系数小，加工性能好。以Ta为基的合金具有很高的高温强度和优良的加工性能，良好的热传导性、耐腐蚀和焊接性，使之成为许多领域严酷环境条件下的结构材料和功能材料。钨合金化的Ta-W合金的屈服强度和流变应力比纯Ta金属明显增加。

钽是高活性金属，暴露在300℃以上的空气中时极易吸氧。Ta-W合金的高温抗氧化性能相对较差，在500℃Ta-W合金会出现“Pest”氧化现象，温度越高，氧化越剧烈，直至完全粉化。严重制约了Ta-W合金的应用。目前国内外对于钽合金抗氧化的研究主要集中在与合金相匹配的各类表面抗氧化涂层的研究。但对Ta-W合金进行涂层存在的问题是容易脱落，尤其与基材之间在高温下的热性能不匹配更容易出现此种问题，且合金涂层存在失效的因素较多，难以控制。

因此，研发Ta-W合金本身具有一定的高温强度和抗氧化性以避免涂层存在的致命缺陷，成为本领域技术人员研发的热点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种Ta-W基合金及其制备方法，本发明提供的Ta-W基合金具有良好的高温强度和抗氧化性。

本发明提供了一种Ta-W基合金，由包括以下物料的原料制备得到：

Ta粉、W粉、Ti粉和Ta-Al金属间化合物；

所述原料中Ta、W、Ti和Al的摩尔比为(50～70)：(6～8)：(10～25)：(10～20)。

在本发明中，所述原料是指包括Ta粉、W粉、Ti粉和Ta-Al金属间化合物的物料；所述原料中的Ta指的是Ta-Al金属间化合物中的Ta和Ta粉中的Ta的总和；所述原料中的W指的是W粉中的W；所述原料中的Ti指的是Ti粉中的Ti；所述原料中的Al指的是Ta-Al金属间化合物中的Al。

在本发明中，所述原料中Ta、W、Ti和Al的摩尔比优选为(55～65)：7：(15～20)：(12～18)，更优选为60:7：(16～18)：(14～16)。

本发明提供了一种上述技术方案所述的Ta-W基合金的制备方法，包括：

将Ta粉、W粉、钛粉和Ta-Al金属间化合物混合研磨，得到混合粉体；

将所述混合粉体在模具中热压烧结，得到Ta-W基合金。

在本发明中，所述Ta粉的纯度优选为99～99.9％，更优选为99.9％；所述Ta粉的粒度优选为10～20μm，更优选为12～18μm，最优选为14～16μm。

在本发明中，所述W粉的纯度优选为99～99.9％，更优选为99.9％；所述W粉的粒度优选为5～15μm，更优选为8～12μm，最优选为10μm。

在本发明中，所述Ta-Al金属间化合物的制备方法优选为：