本發(fā)明屬于多主元難熔合金凝固，尤其是涉及一種調(diào)控多主元鉬鈮鎢合金凝固組織柱狀晶晶粒尺寸的方法。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有技術(shù)中通常采用粉末冶金方法制備難熔金屬材料，能夠獲得細(xì)小的晶粒尺寸，然而粉末冶金合金材料的雜質(zhì)含量高、致密度較低，內(nèi)部多存在孔洞缺陷等問題，其應(yīng)用性能受到明顯限制而無法滿足先進(jìn)材料制備和服役要求。針對粉末冶金方法的不足之處，熔煉鑄造合金因雜質(zhì)含量低、組織致密而有望在某些難熔合金制備過程中替代粉末冶金制造技術(shù)。但是，采用熔煉鑄造的難熔合金組織通常呈現(xiàn)粗大柱狀晶形態(tài)，會影響難熔合金的服役性能。

2、現(xiàn)有技術(shù)中目前尚無關(guān)于細(xì)化多主元鉬鈮鎢合金晶粒的報(bào)道，因此，急需研發(fā)一種能夠調(diào)控多主元鉬鈮鎢合金晶粒尺寸的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種調(diào)控多主元鉬鈮鎢合金凝固組織柱狀晶晶粒尺寸的方法。該方法通過在原材料中加入金屬錸混合后進(jìn)行真空熔煉，凝固后得到柱狀晶多主元鉬鈮鎢合金，能夠調(diào)控柱狀晶多主元鉬鈮鎢合金的晶粒尺寸，解決了多主元鉬鈮鎢難熔合金尺寸粗大的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種調(diào)控多主元鉬鈮鎢合金凝固組織柱狀晶晶粒尺寸的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

3、步驟一、稱取金屬鉬、金屬鈮、金屬鎢及金屬錸混合后進(jìn)行真空熔煉，得到液態(tài)合金；

4、步驟二、將步驟一中得到的液態(tài)合金置于坩堝中凝固，得到柱狀晶多主元鉬鈮鎢合金。

5、上述的一種調(diào)控多主元鉬鈮鎢合金凝固組織柱狀晶晶粒尺寸的方法，其特征在于，步驟一中所述液態(tài)合金中鉬原子、鈮原子及鎢原子的摩爾比為0.95～1.05:0.95～1.05:0.95～1.05，所述液態(tài)合金中錸原子的摩爾含量為2％～10％。

6、本發(fā)明通過在液體合金中加入摩爾含量為2％～10％的錸原子，用于細(xì)化柱狀晶多主元鉬鈮鎢合金的晶粒，由于體心立方晶體結(jié)構(gòu)的多主元鉬鈮鎢合金本身具有嚴(yán)重的晶格畸變，再加入具有螺旋位錯(cuò)的六方晶體結(jié)構(gòu)的錸元素，能夠在晶體成核和生長過程中起到控制晶體長大的作用，產(chǎn)生降低晶粒尺寸的現(xiàn)象；并且錸的摻雜會阻礙晶體生長過程中原子的擴(kuò)散，也具有抑制晶粒長大的作用。

7、上述的一種調(diào)控多主元鉬鈮鎢合金凝固組織柱狀晶晶粒尺寸的方法，其特征在于，所述液態(tài)合金中錸原子的摩爾含量為5.5％～8.5％。

8、本發(fā)明通過將錸原子的摩爾含量優(yōu)選為5.5％～8.5％，能夠盡可能細(xì)化柱狀晶多主元鉬鈮鎢合金的晶粒，使柱狀晶晶粒尺寸細(xì)化至160μm～250μm，從而使柱狀晶多主元鉬鈮鎢合金具有優(yōu)異的強(qiáng)度和塑性。

9、上述的一種調(diào)控多主元鉬鈮鎢合金凝固組織柱狀晶晶粒尺寸的方法，其特征在于，步驟一中所述金屬鉬、金屬鈮、金屬鎢及金屬錸的質(zhì)量純度均不小于99.95％。

10、上述的一種調(diào)控多主元鉬鈮鎢合金凝固組織柱狀晶晶粒尺寸的方法，其特征在于，步驟一中所述金屬鉬、金屬鈮、金屬鎢及金屬錸的粒徑均為2mm～8mm。

11、上述的一種調(diào)控多主元鉬鈮鎢合金凝固組織柱狀晶晶粒尺寸的方法，其特征在于，步驟一中所述真空熔煉的制度為：升溫至2600℃～2700℃，然后以50℃/min～100℃/min的速率升溫至3200℃～3300℃，再以20℃/min～40℃/min的速率升溫至3600℃～3800℃保溫4min～6min。

12、本發(fā)明通過控制原材料的粒徑用于使各種金屬之間混合均勻，再通過采用多階段升溫的真空熔煉工藝以及控制真空熔煉過程中的升溫速率，有利于各種金屬元素融合均勻；通過將各階段溫度設(shè)置在金屬熔點(diǎn)附近，有助于提高液態(tài)合金的質(zhì)量和均勻性；并且先熔化的金屬鈮和金屬鉬以液態(tài)形式流動(dòng)，未熔化的鎢和錸在液態(tài)鈮和鉬中均勻更加分布，同時(shí)使溫度傳遞更充分均勻。

13、上述的一種調(diào)控多主元鉬鈮鎢合金凝固組織柱狀晶晶粒尺寸的方法，其特征在于，步驟二中所述坩堝為水冷銅坩堝。

14、上述的一種調(diào)控多主元鉬鈮鎢合金凝固組織柱狀晶晶粒尺寸的方法，其特征在于，所述水冷銅坩堝的初始溫度為5℃～20℃。

15、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

16、1、本發(fā)明通過在原材料中加入金屬錸，能夠有效降低柱狀晶多主元鉬鈮鎢合金的晶粒尺寸。

17、2、本發(fā)明通過控制柱狀晶多主元鉬鈮鎢合金中錸原子的含量，能夠精確控制柱狀晶多主元鉬鈮鎢合金的晶粒尺寸，從而調(diào)控多主元鉬鈮鎢合金的性能；根據(jù)服役環(huán)境的不同，能夠定制出適應(yīng)不同服役環(huán)境的多主元鉬鈮鎢合金；同時(shí)本發(fā)明得到了柱狀晶多主元鉬鈮鎢合金細(xì)化晶粒的錸原子的最佳摻量，有助于控制成本。

18、3、本發(fā)明通過控制原材料的粒徑、真空熔煉多階段升溫以及升溫速率，使得金屬元素之間熔合均勻；通過將各階段溫度設(shè)置在金屬熔點(diǎn)附近，有助于提高液態(tài)合金的質(zhì)量和均勻性，減少柱狀晶多主元鉬鈮鎢合金內(nèi)部的氣孔等缺陷。

19、下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

技術(shù)特征：

1.一種調(diào)控多主元鉬鈮鎢合金凝固組織柱狀晶晶粒尺寸的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種調(diào)控多主元鉬鈮鎢合金凝固組織柱狀晶晶粒尺寸的方法，其特征在于，步驟一中所述液態(tài)合金中鉬原子、鈮原子及鎢原子的摩爾比為0.95～1.05:0.95～1.05:0.95～1.05，所述液態(tài)合金中錸原子的摩爾含量為2％～10％。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種調(diào)控多主元鉬鈮鎢合金凝固組織柱狀晶晶粒尺寸的方法，其特征在于，所述液態(tài)合金中錸原子的摩爾含量為5.5％～8.5％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種調(diào)控多主元鉬鈮鎢合金凝固組織柱狀晶晶粒尺寸的方法，其特征在于，步驟一中所述金屬鉬、金屬鈮、金屬鎢及金屬錸的質(zhì)量純度均不小于99.95％。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種調(diào)控多主元鉬鈮鎢合金凝固組織柱狀晶晶粒尺寸的方法，其特征在于，步驟一中所述金屬鉬、金屬鈮、金屬鎢及金屬錸的粒徑均為2mm～8mm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種調(diào)控多主元鉬鈮鎢合金凝固組織柱狀晶晶粒尺寸的方法，其特征在于，步驟一中所述真空熔煉的制度為：升溫至2600℃～2700℃，然后以50℃/min～100℃/min的速率升溫至3200℃～3300℃，再以20℃/min～40℃/min的速率升溫至3600℃～3800℃保溫4min～6min。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種調(diào)控多主元鉬鈮鎢合金凝固組織柱狀晶晶粒尺寸的方法，其特征在于，步驟二中所述坩堝為水冷銅坩堝。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種調(diào)控多主元鉬鈮鎢合金凝固組織柱狀晶晶粒尺寸的方法，其特征在于，所述水冷銅坩堝的初始溫度為5℃～20℃。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種調(diào)控多主元鉬鈮鎢合金凝固組織柱狀晶晶粒尺寸的方法，該方法包括以下步驟：步驟一、稱取金屬鉬、金屬鈮、金屬鎢及金屬錸混合后進(jìn)行真空熔煉，得到液態(tài)合金；步驟二、將步驟一中得到的液態(tài)合金置于坩堝中凝固，得到柱狀晶多主元鉬鈮鎢合金。本發(fā)明的方法通過在原材料中加入金屬錸混合后進(jìn)行真空熔煉，凝固后得到柱狀晶多主元鉬鈮鎢合金，錸原子的加入能夠?qū)χ鶢罹Ф嘀髟f鈮鎢合金的晶粒尺寸進(jìn)行調(diào)控，避免多主元鉬鈮鎢合金呈現(xiàn)粗大柱狀晶形態(tài)，影響多主元鉬鈮鎢合金的服役性能，該方法適用于多主元難熔合金凝固技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行多主元鉬鈮鎢合金的晶粒細(xì)化。

技術(shù)研發(fā)人員：王寶劍,張文,張偉偉,胡忠武,任廣鵬,白偉,李建峰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西北有色金屬研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23