[发明专利]一种剥层自锐结构钨合金材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种剥层自锐结构钨合金材料及其制备方法和应用，属于钨合金制备技术领域。本发明将氧化钨粉末、氧化镍粉末和氧化铁粉末混合后所得混合粉末进行脉冲还原等离子射流处理和冷却处理，得到钨镍铁预合金粉末；将所述钨镍铁预合金粉末进行四级对辊成形处理，得到板型钨镍铁合金；将所述板型钨镍铁合金进行滚弯变形处理，得到变形钨镍铁合金；将所述变形钨镍铁合金进行温压致密处理，得到剥层自锐结构钨合金材料。本发明通过采用脉冲还原等离子射流技术、四级对辊成形处理、滚弯变形处理和温压致密处理，充分发挥化学还原和塑变的技术优势，能够优化钨合金材料强度和塑性的匹配性，使得到的剥层自锐结构钨合金材料具有较好的绝热剪切性能。

技术领域

本发明涉及钨合金制备技术领域，具体涉及一种剥层自锐结构钨合金材料及其制备方法和应用。

背景技术

高密度钨合金作为一种结构材料，主要用于穿甲弹弹芯等军工领域，其强度和塑性的匹配性(绝热剪切性能)是决定子弹穿甲性能的关键条件。若强度过高、塑性较低则穿甲过程中易脆断，反之强度较低、塑性过高则易出现“蘑菇”状弹头，子弹失去自锐性和穿甲性能。现有的无压液相烧结、热压烧结、二步烧结、简单塑性变形等方法对于钨合金材料绝热剪切性能的调控水平很有限。因此，寻找一种有效方法，优化钨合金材料强度和塑性的匹配性，对于提高其绝热剪切性能等穿甲性能至关重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种剥层自锐结构钨合金材料及其制备方法和应用，本发明提供的方法充分发挥化学还原和塑变的技术优势，能够优化钨合金材料强度和塑性的匹配性，使得到的剥层自锐结构钨合金材料具有较好的绝热剪切性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种剥层自锐结构钨合金材料的制备方法，包括以下步骤：

将氧化钨粉末、氧化镍粉末和氧化铁粉末混合后所得混合粉末进行脉冲还原等离子射流处理和冷却处理，得到钨镍铁预合金粉末；

将所述钨镍铁预合金粉末进行四级对辊成形处理，得到板型钨镍铁合金；

将所述板型钨镍铁合金进行滚弯变形处理，得到变形钨镍铁合金；

将所述变形钨镍铁合金进行温压致密处理，得到剥层自锐结构钨合金材料。

优选地，按质量分数计，所述氧化钨粉末的用量为91.67～96.89％，氧化镍粉末的用量为2.11～5.33％，氧化铁粉末的用量为1～3％。

优选地，所述脉冲还原等离子射流处理的等离子源为氩气和氢气的混合气，脉冲电流为2.3～4.1A，脉冲频率为6.8～11.5Hz；以所述混合粉末的质量计，所述脉冲还原等离子射流处理的处理效率为7s/g。

优选地，所述冷却处理采用的冷却介质为3℃循环水。

优选地，所述四级对辊成形处理的操作条件包括：四级对辊直径级配为4:2.5:2.3:2，出坯速度为0.3～1.6cm/s，按坯体运行方向温度升温梯度为3～6℃/cm，最高烧结温度为1410～1600℃。

优选地，所述滚弯变形处理的横向变形速度为3～6mm/min，纵向变形速度为0.05～0.14mm/min。

优选地，所述温压致密处理的压力为3.6～5.8GPa，压力的加载速率为120～240MPa/min，温度为560～740℃，保温保压时间为2～5min。

本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的剥层自锐结构钨合金材料。

优选地，所述剥层自锐结构钨合金材料的莫氏硬度≥7.4，屈服强度≥2150MPa，绝热剪切应变率≤5.6％，晶粒的平均粒度≤1.5μm。

本发明提供了上述技术方案所述剥层自锐结构钨合金材料在军工领域中的应用。