[发明专利]一种钴增强W-Ni3

说明书

本发明提供了一种钴增强W‑Ni₃Al合金的制备方法，包括以下步骤：将Ni₃Al粉进行高能球磨，干燥后过筛，得到薄片状Ni₃Al粉末；将钨粉、钴粉和所述薄片状Ni₃Al粉末进行混料，得到复合原料粉末；将所述复合原料粉末进行烧结，得到钴增强W‑Ni₃Al合金。本发明采用微量的钴粉作为添加剂，通过高能球磨和快速烧结制备了钴增强W‑Ni₃Al合金，具有原料成本低、工艺简单高效等特点；结果表明，本发明提供的方法能够在低于粘结相Ni₃Al熔点温度下制备出力学性能优良的细晶钨合金。

技术领域

本发明涉及钨合金及其制备技术领域，具体涉及一种钴增强W-Ni₃Al合金及其制备方法。

背景技术

钨合金因具有高密度、高强度、高熔点、良好的耐磨性、良好的加工性以及高辐射吸收等特性在石油钻井、航空航天、医疗、国防军工等领域得到应用。尤其是在国防军工领域，与贫铀合金穿甲弹相比，钨合金作为穿甲弹弹芯材料具有对环境无污染的优点。然而，就目前所用的钨合金穿甲弹弹芯材料W-Ni-Fe合金来说，因其绝热剪切性不敏感，在穿甲过程容易形成蘑菇头，导致穿甲侵彻能力降低。一般而言，绝热剪切效应与材料的强度、硬度、导热系数以及晶粒尺寸密切相关。具体而言，强度越高、硬度越大、钨晶粒越细、导热系数越低的材料越容易形成绝热剪切带进而表现出优异的破甲能力。Ni₃Al金属间化合物有与贫铀合金相近的热导率和更低的热扩散系数，预示了其具有类似于贫铀合金的绝热剪切性。同时，Ni₃Al的屈服强度在峰值温度以下具有正温度效应，当温度超过峰值温度后材料迅速软化，这种效应有助于引发热剪切行为，当作为穿甲弹头使用时，因具有自锐性而不会降低其穿透深度，因此W-Ni₃Al合金在制造动能穿甲弹方面具有一定的竞争力。然而，目前所制备的W-Ni₃Al合金的强度和硬度较低且钨晶粒尺寸较大，这远远不能满足动能穿透器对钨合金性能的要求，因此如何制备出具有优良综合力学性能的细晶W-Ni₃Al合金是摆在研究者面前的一个重要课题。

为了适应现代先进民用工业和国防工业等尖端领域对高性能钨合金的应用要求，国内外研究学者致力于通过开发新技术尤其是强化技术，如强化辅助烧结、形变强化以及后续热处理等改善钨合金的性能。而目前这些技术均侧重于单一的强化手段。同时，相较于以上诸多强化方式，添加合金元素是一种简单有效的方法，特别是微量合金元素的添加。目前研究最多的是稀土合金化提高钨合金的性能，但是稀土元素的低可用性和高成本限制了它的应用。所以，研究选用其他合金元素微量添加于钨合金之中且能够产生多种耦合强化效果，同时不经过后续热处理即可大幅提高钨合金力学性能对降低原料成本和能源消耗是十分有必要的。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种钴增强W-Ni₃Al金的制备方法，本申请制备的钨合金具有钨晶粒细小、相对密度高、强度和硬度高等优点，合金综合力学性能较以往研究得到了明显改善。

有鉴于此，本申请提供了一种钴增强W-Ni₃Al合金的制备方法，包括以下步骤：

a)将Ni₃Al粉进行高能球磨，干燥后过筛，得到薄片状Ni₃Al粉末；

b)将钨粉、钴粉和所述薄片状Ni₃Al粉末进行混料，得到均匀混合复合原料粉末；

c)将所述复合原料粉末进行快速烧结，得到钴增强W-Ni₃Al合金。

优选的，所述复合原料粉末中，所述钨粉的含量为83.5～95wt％，所述钴粉的含量为0.1～1.5wt％，所述薄片状Ni₃Al粉末的含量为4.9～15wt％。