[发明专利]一种合金线材及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及钨合金材料技术领域，特别涉及一种合金线材及其制备方法与应用，所述合金线材由钨合金制成，所述钨合金包含钨与钇的氧化物，所述合金线材的线径为100μm及以下；所述合金线材的抗拉强度为3800MPa以上。所述合金线材的线径为60μm及以下；所述合金线材的推拉芯线直径为350μm以下；所述合金线材的弹性极限强度为2500MPa以上；所述合金线材的抗拉强度为4200MPa以上。本发明中，通过钇的氧化物掺杂从而获得具有超高强度且具备良好韧性的合金线材。

技术领域

本发明涉及钨合金材料技术领域，特别涉及一种合金线材及其制备方法与应用。

背景技术

现已知具有一定较高强度，硬度材料有高碳钢线、钨线等。但现有高碳钢线的抗拉强度一般在4500MPa以下，然而直径却大于50μm，且已达到加工极限，无法往更细的直径进行加工。

此外，钨在小于1毫米的弯曲半径下具有无与伦比的柔性，而不锈钢丝绳在同样的极小弯曲半径下可能会由于多次循环的弯曲应力而失效；相较而言，316不锈钢在2,500–2,550°F温度下就会熔化，而钨在温度达到6,192°F时才会熔化，可见钨对在要求具备良好耐温性和优异抗拉强度的机械丝绳应用中，钨的表现依然出色。

与此同时，凭借使用寿命长和柔性这两大主要优点，钨逐渐成为了制造医用和工业用微型机械丝绳的更具性能优势的材料。由于钨具有强韧、柔性和耐高温性的特质，其制成的钨丝绳坚固耐用，在长时间内无需维护或更换。首先，钨是人类已知的最强韧的材料之一。钻石的莫氏硬度为10，钨的莫氏硬度为9，而相比之下，不锈钢的莫氏硬度约为6。

常规钨丝的抗拉强度一般也在4000MPa以下，然而，其韧性差，生产工艺复杂，加工极其困难，导致难以实现有效的量产。由此，市面上还没有一种具备适用于量产，并且具备4500MPa以上的高强度高韧性的线材，而在高硬度材料-如半导体材料蓝宝石、碳化硅，硅片、磁性材料的切割，高精密器械及高温炉牵引的线缆或绳索等应用中，亟需一种兼具更高强度、韧性与细度的细丝，使得其在该领域的实际应用中满足现实的各种需求。

发明内容

为解决上述背景技术中提及的，现有的高强度钨合金线材在不同尺寸下其性能存在缺陷的问题，本发明提供一种合金线材，所述合金线材由钨合金制成，所述钨合金包含钨与钇的氧化物；所述合金线材的线径为100μm及以下；所述合金线材的抗拉强度为3800MPa以上。

进一步地，所述合金线材的钇的氧化物含量为0.1wt％～1.5wt％。

进一步地，所述合金线材的线径为60μm及以下；所述合金线材的推拉芯线直径为350μm以下；

所述合金线材的弹性极限强度为2500MPa以上；所述合金线材的抗拉强度为4200MPa以上。

进一步地，所述钨合金还包含有金属元素M，所述金属元素M选自钾、铼、钼、铁、钴或稀土金属中的至少一种。

进一步地，所述钾的含量小于80ppm。

进一步地，所述钨合金还包含有除钇的氧化物以外的其他一种或多种稀土氧化物。

本发明提供一种如上所述的合金线材的制备方法，包括掺杂制粉、压制、烧结、开坯；

所述开坯包括采用多辊轧制的方式对烧结坯条开坯，以使轧制后钨杆中钇的氧化物颗粒沿丝材纵向长度与颗粒横截面粒径比值5。

进一步地，所述掺杂制粉包括以下步骤：

固液掺杂、还原、制粉；

所述固液掺杂包括对混合后的钨掺杂溶液进行分阶段式烘干，所述分阶段式烘干至少包括2个温度阶段，所述2个温度阶段以100℃为分界线，先在低于100℃下加热烘干，再在100℃以上加热烘干。