[发明专利]一种提高钨铼合金高温摩擦性能的方法

说明书

本发明公开了一种提高钨铼合金高温摩擦性能的方法，该方法包括：一、根据目标产物钨铼合金分别称取W粉、Re粉和HfC粉，并在惰性气体保护下高能球磨得到混合合金粉末；二、将混合合金粉末密封后压制成型得到坯料，然后放置于氢气炉中烧结得到烧结坯；三、将烧结坯装入包套中封焊，然后进行热等静压，去除包套后得到钨铼合金。本发明通过将高能球磨、冷等静压、氢气烧结和热等静压结合制备钨铼合金，有效去除原料中的杂质，避免了软化相形成，提高了钨铼合金致密度，避免HfC团聚出现孔状，充分发挥HfC的多尺寸强化效应，大大提高钨铼合金的强度和硬度，从而提高了钨铼合金的高温摩擦性能，延长其使用寿命，减少工程事故的发生。

技术领域

本发明属于粉末冶金/复合材料技术领域，具体涉及一种提高钨铼合金高温摩擦性能的方法。

背景技术

钨铼合金是一种高熔点合金，由于稀土元素铼的加入，具有高强度、高再结晶温度和低脆化转变温度(DBTT)等一系列优良性能，且加工性能得到提高。因此，钨铼合金适合制作高温热电偶和阴极导线，并应用于温度测量领域。近年来，随着研究的深入，成分和制备工艺优化后的W-Re合金扩展到其应用领域，如被广泛应用于电子、核能、高温结构材料等领域。

目前，电弧推力器喷嘴主要采用W-24Re合金制备而成，但由于稀土元素铼含量较高，钨铼合金的成本大大提高。为了解决这一问题，研究人员采用了不同的方法来改善W-Re合金的性能，其中采用碳化物颗粒强化是合金强化中最常用、最有效的方法之一。该方法不仅保持W-Re合金室温和高温下优良的力学性能，而且降低了铼的含量；同时，添加碳化物可以显著提高W-Re合金的蠕变性能和抗烧蚀性能。

电弧推力器喷嘴应用过程中的工况环境严苛，通过电弧加热推动剂，把电能转化为气体热能并形成电离气体，然后加速经膨胀节的喷嘴，以超音速射流的形式产生推力。因此，喷嘴的通道结构、紧密度以及所涉及的喷射流动问题对提高电弧加热发动机的效率起着极其重要的作用。

在这样恶劣的条件下，一方面需要克服电弧推力器喷嘴紧固件自身之间的松动给强冲蚀带来的不良影响，另一方面高温烧蚀产生的金属颗粒的机械摩擦、侵蚀和剥蚀，导致喷嘴W-Re合金材料出现磨损和脱落，最终影响喷嘴的内部温度分布和输运性能。因此，为了改善以上不足，如何得到一种性能较好，价格成本低、抗高温耐磨擦好的钨铼合金材料是当前急需解决的一个问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种提高钨铼合金高温摩擦性能的方法。该方法通过将高能球磨、冷等静压、氢气烧结和热等静压结合制备钨铼合金，有效去除原料中的杂质，避免了软化相形成，提高了钨铼合金致密度，避免HfC团聚出现孔状，充分发挥HfC的多尺寸强化效应，大大提高钨铼合金的强度和硬度，从而提高了钨铼合金的高温摩擦性能，延长其使用寿命，减少工程事故的发生。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种提高钨铼合金高温摩擦性能的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、根据目标产物钨铼合金中各元素的摩尔配比，分别称取W粉、Re粉和HfC粉，并在惰性气体保护下高能球磨进行机械合金化处理，得到混合合金粉末；

步骤二、将步骤一中得到的混合合金粉末装入橡胶包套内密封后，放置于冷等静压机中压制成型得到坯料，然后将坯料放置于氢气炉中烧结，得到烧结坯；所述烧结的过程为：在氢气气氛下，先以20℃/min的速率升温至800℃保温2h，然后以10℃/min的速率升温至1700℃，再以50℃/min的速率升温至2450℃保温8h后随炉冷却；

步骤三、将步骤二中得到的烧结坯装入相同规格的包套中进行封焊，然后进行热等静压，去除包套后得到钨铼合金。