[发明专利]一种高性能钨合金棒材及其制备方法

说明书

本发明提供一种高性能钨合金棒材及其制备方法。所述棒材按质量百分比包括以下组分：钨90‑95％，镍3.5‑7％，铁1.5‑3％，其余为不可避免的杂质；所述棒材的制备方法包括：按照上述棒材的组分配比分别称取钨粉、镍粉和铁粉进行混合得到复合粉末，然后将粘结剂加入到复合粉末中进行混料处理，再依次经过挤压成型处理、脱胶处理、烧结处理、烧结后热处理、精锻变形处理，制得钨合金棒材；其中，精锻变形处理的总变形量为20‑60％；该制备方法操作简单，能够实现低温锻造，且制得的钨合金棒材性能均一，室温抗拉强度≥1350MPa、屈服强度≥1250MPa、断后延伸率≥12％。

技术领域

本发明涉及高性能钨合金棒材锻造领域，更具体的说，涉及一种高性能钨合金棒材及其制备方法。

背景技术

高比重合金具有密度高、强度大、延展性好、热膨胀系数小、导电和导热性能好以及抗腐蚀和抗氧化能力强、机加工和可焊性良好等优异性能，在国防和民用工业上得到了广泛应用。如在航空工业中被用作陀螺转子、惯性旋转元件等；在兵器工业中被用作动能穿甲弹弹芯；在医疗卫生行业中被用作射线屏蔽材料；在金属加工行业被用作电热镦粗砧块材料、压铸模材料等。

随着社会的发展和科学技术的进步，对高比重合金的性能要求越来越高。为了提高高比重合金材料的性能，国内外对其制备技术和变形加工等方面进行了大量研究，取得了很大的进展，而不断采用的先进制备技术和加工工艺使得高比重合金材料的使用范围也越来越广。

形变强化是提高钨合金材料强度及保证一定韧性的一种有效方法，且可以有效地细化晶粒。目前，高性能钨合金的形变强化方式有很多，包括空气锤锻造、旋锻、快锻、轧制等各种类型的变形方式，但由于传统的旋锻变形工艺需要通过多道次的锻造，以及为了保证足够的变形能力需要多次退火，这降低了工作效率，难以实现高效率、大批量生产的目标；由于空气锤锻造采用上下运动锤击施力，使得制得的钨合金棒材径向受力均匀性较差；快锻变形虽然采用液压施力，较空气锤锻造稳定，但仍存在由于快锻机上下运动施力，钨合金棒材径向受力均匀性差的缺点；而轧制变形工艺往往由于表层变形较快，使得制得的钨合金棒材性能不均一。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种高性能钨合金棒材及其制备方法，该制备方法操作简单，能够实现低温锻造，且制得的钨合金棒材性能均一，室温抗拉强度≥1350MPa、屈服强度≥1250MPa、断后延伸率≥12％。

针对上述发明目的，本发明第一方面提供了一种高性能钨合金棒材，所述棒材按质量百分比包括以下组分：

钨90-95％，镍3.5-7％，铁1.5-3％，其余为不可避免的杂质。

本申请中通过在钨中加入镍、铁元素，经烧结后镍、铁、钨形成粘结相连接钨颗粒，此粘结相具有较好的变形能力，从而使得钨合金具有一定的韧性，克服了纯钨产品由于密度大韧性差的特性；本申请中加入的镍、铁含量过少，钨含量过多将会直接影响制得的钨合金棒材的延伸率，导致韧性变差；本申请中加入的镍、铁含量过多，钨含量过少，则会使得制得的钨合金棒材的抗拉强度无法满足使用要求。

在上述高性能钨合金棒材中，作为一种优选实施方式，所述棒材的室温抗拉强度≥1350MPa，屈服强度≥1250MPa，断后延伸率≥12％；优选地，所述棒材的直径为6-10mm(比如7mm、8mm、9mm)，所述棒材的长度为300-1000mm(比如400mm、500mm、600mm、700mm、800mm、900mm)。

本发明第二方面提供了一种高性能钨合金棒材的制备方法，所述制备方法包含如下步骤：

按照上述棒材的组分配比分别称取钨粉、镍粉和铁粉进行混合得到复合粉末，然后将粘结剂加入到所述复合粉末中进行混料处理，再依次经过挤压成型处理、脱胶处理、烧结处理、烧结后热处理、精锻变形处理，制得钨合金棒材；

其中，所述精锻变形处理的总变形量为20-60％(比如25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％)。