專利名稱：一種沉淀強化的高鎳鐵比鎢合金材料及處理工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于金屬材料領域，特別涉及到一種鎢-鎳-鐵系高密度鎢合金材料。
背景技術：
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液相燒結而制備的兩相復合材料，該材料具有密度高和強度高等優點，主要應用于國防軍事工業、電熱加工、體育器械和射線屏蔽材料等領域。為滿足日益苛刻的使用要求，鎢合金的高強度和高韌性一直是生產和科研中追求的主要性能指標。目前，國內外鎢-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鎢-鎳-鐵三元相圖和實際對比研究，當鎢含量為85％～97％、且Ni/Fe比介于4/6～8/2之間時，液相燒結后緩冷條件下得到的鎢合金中沒有金屬間化合物析出，具有較好的性能；當Ni/Fe比小于4/6時，由于Ni太少合金不能很好地實現燒結致密化；而當Ni/Fe比大于8/2后，燒結后緩冷條件下合金中將析出脆性WNi4相，亦稱為β相，使合金的力學性能降低，尤其合金的塑性大幅度降低。
發明內容
本發明的目的在于提供一種具有較高綜合性能的鎢合金材料，該材料在具有高強度的同時還保持著較高的韌性。事實上，當Ni/Fe比大于8/2時，由于燒結活化元素鎳含量的提高，粘結相對鎢顆粒的潤濕性更好，燒結致密化速率更高，且燒結缺陷少，更有利于縮短燒結時間而獲得細晶組織，唯一的缺點是燒結后緩冷過程中隨鎢的固溶度降低，970℃附近在粘結相中析出β相，致使合金塑性降低。但是，值得注意的是β相的析出是一個過飽和固溶體的脫溶過程，完全可以通過固溶時效來控制其沉淀行為，使之在粘結相中彌散析出。因此，在固溶時效條件下采用高于8/2的高Ni/Fe比，不僅有利于獲得細晶組織，而且還有利于利用β相彌散強化粘結相，滿足粘結相與鎢顆粒之間的力學性能匹配條件，使合金進一步強化，從而制備強度和韌性具佳的鎢合金。
一種沉淀強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→預應變時效。固溶急冷處理的工藝為在氮氣保護熱處理爐中1100℃～1300℃下固溶處理1～3小時，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％；所述預應變時效為650～950℃下時效12～36小時。
本發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相中，達到強韌化鎢合金的效果。其特點在于通過固溶急冷熱處理，使燒結后緩冷過程中析出的非彌散性β相重新溶解于粘結相中形成過飽和固溶體；然后進行變形加工，使鎢合金中產生大量晶體缺陷；最后通過應變時效加速β相在粘結相中的彌散沉淀。
與現有技術相比，本發明的優點在于(1)采用本發明制備的高鎳鐵比鎢合金材料的致密度更高，缺陷更少；(2)采用本發明制備的高鎳鐵比鎢合金材料在具有高強度的同時，還可以保持較高的塑性，具有優良的綜合性能。
具體實施例方式本發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方法制備。
其具體工藝流程為1、將原料粉末在混料機中干混8～12小時，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中壓制成形，壓制壓力為140MPa～190MPa，保壓時間30秒～45秒；3、將壓坯在氫氣保護的鉬絲推桿爐中燒結成形，燒結溫度為1450℃～1500℃，保溫20～60分鐘；4、燒結后的材料在真空爐中進行除氫處理，除氫溫度為1100℃～1300℃，保溫1～3小時；5、然后于氮氣保護熱處理爐中在1100℃～1300℃下固溶處理1～3小時，隨后立即在水中急冷；6、進行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℃下應變時效12～36小時。表1給出了本發明的幾個優選實施例表1 優選實施例
綜上所述，本發明的方法能夠制備強度和韌性具佳的鎢合金材料。
權利要求
1.一種沉淀強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→預應變時效，固溶急冷處理在氮氣保護熱處理爐中于1100℃～1300℃下固溶處理1～3小時，隨后立即在水中急冷；變形加工軋制或旋鍛5％～20％的變形量；預應變時效時效溫度為650～950℃，時效時間為12～36小時。
全文摘要
本發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→預應變時效，固溶急冷處理的工藝為在氮氣保護熱處理爐中在1100℃～1300℃下固溶處理1～3小時，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％；預應變時效為650～950℃下時效12～36小時。該材料在具有高強度的同時還保持著較高的韌性。
文檔編號C22C27/00GK1414128SQ02129378
公開日2003年4月30日 申請日期2002年9月6日 優先權日2002年9月6日
發明者黃繼華, 李榮華, 張立春, 殷聲 申請人:北京科技大學