專利名稱：一種沉淀強(qiáng)化的高鎳鐵比鎢合金材料及處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，特別涉及到一種鎢-鎳-鐵系高密度鎢合金材料。
背景技術(shù)：
鎢-鎳-鐵系高密度鎢合金是一種鎢含量介于85％～97％之間，由鎢W、鎳Ni、鐵Fe三組元粉末的混合壓坯經(jīng)液相燒結(jié)而制備的兩相復(fù)合材料，該材料具有密度高和強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于國(guó)防軍事工業(yè)、電熱加工、體育器械和射線屏蔽材料等領(lǐng)域。為滿足日益苛刻的使用要求，鎢合金的高強(qiáng)度和高韌性一直是生產(chǎn)和科研中追求的主要性能指標(biāo)。目前，國(guó)內(nèi)外鎢-鎳-鐵系高密度鎢合金都采用7/3或1/1的Ni/Fe比，其主要原因在于根據(jù)鎢-鎳-鐵三元相圖和實(shí)際對(duì)比研究，當(dāng)鎢含量為85％～97％、且Ni/Fe比介于4/6～8/2之間時(shí)，液相燒結(jié)后緩冷條件下得到的鎢合金中沒(méi)有金屬間化合物析出，具有較好的性能；當(dāng)Ni/Fe比小于4/6時(shí)，由于Ni太少合金不能很好地實(shí)現(xiàn)燒結(jié)致密化；而當(dāng)Ni/Fe比大于8/2后，燒結(jié)后緩冷條件下合金中將析出脆性WNi4相，亦稱為β相，使合金的力學(xué)性能降低，尤其合金的塑性大幅度降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有較高綜合性能的鎢合金材料，該材料在具有高強(qiáng)度的同時(shí)還保持著較高的韌性。事實(shí)上，當(dāng)Ni/Fe比大于8/2時(shí)，由于燒結(jié)活化元素鎳含量的提高，粘結(jié)相對(duì)鎢顆粒的潤(rùn)濕性更好，燒結(jié)致密化速率更高，且燒結(jié)缺陷少，更有利于縮短燒結(jié)時(shí)間而獲得細(xì)晶組織，唯一的缺點(diǎn)是燒結(jié)后緩冷過(guò)程中隨鎢的固溶度降低，970℃附近在粘結(jié)相中析出β相，致使合金塑性降低。但是，值得注意的是β相的析出是一個(gè)過(guò)飽和固溶體的脫溶過(guò)程，完全可以通過(guò)固溶時(shí)效來(lái)控制其沉淀行為，使之在粘結(jié)相中彌散析出。因此，在固溶時(shí)效條件下采用高于8/2的高Ni/Fe比，不僅有利于獲得細(xì)晶組織，而且還有利于利用β相彌散強(qiáng)化粘結(jié)相，滿足粘結(jié)相與鎢顆粒之間的力學(xué)性能匹配條件，使合金進(jìn)一步強(qiáng)化，從而制備強(qiáng)度和韌性具佳的鎢合金。
一種沉淀強(qiáng)化的高鎳鐵比鎢合金材料，其特征在于材料的配方為鎢的含量介于85％～97％之間，其余為鎳和鐵，所述鎳鐵比介于8/2～9.5/0.5之間。
如上所述的高鎳鐵比鎢合金材料處理工藝為固溶急冷處理→變形加工→預(yù)應(yīng)變時(shí)效。固溶急冷處理的工藝為在氮?dú)獗Ｗo(hù)熱處理爐中1100℃～1300℃下固溶處理1～3小時(shí)，隨后立即在水中急冷；所述變形加工是軋制或旋鍛變形，變形量為5％～20％；所述預(yù)應(yīng)變時(shí)效為650～950℃下時(shí)效12～36小時(shí)。
本發(fā)明的處理工藝旨在抑制非彌散性β相析出，使其彌散沉淀在鎢合金的粘結(jié)相中，達(dá)到強(qiáng)韌化鎢合金的效果。其特點(diǎn)在于通過(guò)固溶急冷熱處理，使燒結(jié)后緩冷過(guò)程中析出的非彌散性β相重新溶解于粘結(jié)相中形成過(guò)飽和固溶體；然后進(jìn)行變形加工，使鎢合金中產(chǎn)生大量晶體缺陷；最后通過(guò)應(yīng)變時(shí)效加速β相在粘結(jié)相中的彌散沉淀。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(1)采用本發(fā)明制備的高鎳鐵比鎢合金材料的致密度更高，缺陷更少；(2)采用本發(fā)明制備的高鎳鐵比鎢合金材料在具有高強(qiáng)度的同時(shí)，還可以保持較高的塑性，具有優(yōu)良的綜合性能。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的鎢合金材料中鎢的含量為89～97％，其余為鎳和鐵，鎳鐵比介于8/2～9.5/0.5之間。鎢合金采用粉末冶金液相燒結(jié)方法制備。
其具體工藝流程為1、將原料粉末在混料機(jī)中干混8～12小時(shí)，使成份混合均勻；2、將混合均勻的粉末裝入乳膠套中在液等靜壓機(jī)中壓制成形，壓制壓力為140MPa～190MPa，保壓時(shí)間30秒～45秒；3、將壓坯在氫氣保護(hù)的鉬絲推桿爐中燒結(jié)成形，燒結(jié)溫度為1450℃～1500℃，保溫20～60分鐘；4、燒結(jié)后的材料在真空爐中進(jìn)行除氫處理，除氫溫度為1100℃～1300℃，保溫1～3小時(shí)；5、然后于氮?dú)獗Ｗo(hù)熱處理爐中在1100℃～1300℃下固溶處理1～3小時(shí)，隨后立即在水中急冷；6、進(jìn)行5％～20％變形量的軋制或旋鍛變形；7、最后將變形后的鎢合金材料在650～950℃下應(yīng)變時(shí)效12～36小時(shí)。表1給出了本發(fā)明的幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例表1 優(yōu)選實(shí)施例

綜上所述，本發(fā)明的方法能夠制備強(qiáng)度和韌性具佳的鎢合金材料。
權(quán)利要求
1.一種沉淀強(qiáng)化的高鎳鐵比鎢合金材料及處理工藝，其組分包括鎢、鎳、鐵，其特征在于所述組分中鎢含量介于85％～97％之間，其余為鎳和鐵，鎳鐵比介于8/2～9.5/0.5之間；處理工藝為固溶急冷處理→變形加工→預(yù)應(yīng)變時(shí)效，固溶急冷處理在氮?dú)獗Ｗo(hù)熱處理爐中于1100℃～1300℃下固溶處理1～3小時(shí)，隨后立即在水中急冷；變形加工軋制或旋鍛5％～20％的變形量；預(yù)應(yīng)變時(shí)效時(shí)效溫度為650～950℃，時(shí)效時(shí)間為12～36小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有高綜合性能的鎢合金材料及處理工藝，該材料的成份配方為鎢含量介于85％～97％之間，其余為鎳和鐵，鎳鐵比介于8/2～9.5/0.5之間；處理工藝為固溶急冷處理→變形加工→預(yù)應(yīng)變時(shí)效，固溶急冷處理的工藝為在氮?dú)獗Ｗo(hù)熱處理爐中在1100℃～1300℃下固溶處理1～3小時(shí)，隨后立即在水中急冷；變形加工是軋制或旋鍛變形，變形量為5％～20％；預(yù)應(yīng)變時(shí)效為650～950℃下時(shí)效12～36小時(shí)。該材料在具有高強(qiáng)度的同時(shí)還保持著較高的韌性。
文檔編號(hào)C22C27/00GK1414128SQ02129378
公開(kāi)日2003年4月30日 申請(qǐng)日期2002年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月6日
發(fā)明者黃繼華, 李榮華, 張立春, 殷聲 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)