本发明涉及粉末冶金技术领域，更具体的说是涉及一种高性能钨合金棒及其制备方法。
背景技术：
钨合金是以钨为基加入其他元素组成的合金。在金属中，钨的熔点最高，高温强度和抗蠕变性能以及导热、导电和电子发射性能都好，比重大，除大量用于制造硬质合金和作合金添加剂外，钨及其合金广泛用于电子、电光源工业、航天、铸造、武器等领域。
近年来，超细硬质合金成为粉末冶金技术领域中备受瞩目的研究热点，制备超细硬质合金在难加工金属为主要原料的工具材料领域、电子领域、精密模具领域等呈现出日益广泛的应用前景。这种工具材料主要以超细碳化钨粉末作为主要原料，然而碳化钨具有脆性大，易开裂和韧性低的缺点，需要添加适量的功能性粘结剂和微量金属粉末，抑制晶粒增长，提高合金材料的综合力学性能，当合金中的晶粒细化，材料的力学性能、电性能和热性能都得到明显提高。
因此，结合上述问题，提供一种粒度小、高性能的钨合金棒及其制备方法，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种高性能钨合金棒及其制备方法，本发明制备的钨合金棒具备高抗弯强度、高耐磨性、高韧性等优点，应用于超细硬质合金的制备领域有广阔的发展前景。
一种高性能钨合金棒，所述钨合金棒按重量百分比组成为：碳化钨80-91%，钴3-8%，镍2-5%，铁2-7%，铜1-4%，钼0.5-1%。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
所述高性能钨合金棒，它的制备方法具体步骤如下：
s1，称取碳化钨粉，通过等离子技术对碳化钨粉进行球形化处理，设置反应室的压力为100-130kpa，等离子体功率为65-80kw，送粉率为4-7kg/h，反应结束后收集得到球化碳化钨粉；
s2，将步骤s1得到的碳化钨粉与钴粉混合，用高能研磨仪进行机械球磨，通入氩气作为保护气体，混料研磨时间为30-40h，制备得到超细碳化钨-钴粉；
s3，称取镍粉、铁粉、铜粉、钼粉与步骤s2得到的超细碳化钨-钴粉混合均匀，过筛后进行球磨，得到超细钨合金粉末，通过冷等静压机压制成型，制得钨合金棒坯件；
s4，将步骤s3得到的钨合金棒坯件置入烧结炉中，固相烧结达到全致密，坯件烧结后经过热处理，连续轧制变形，退火，表面抛光去污处理后，制得高性能钨合金棒。
经由上述技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明技术方案中制备高性能钨合金棒选用碳化钨粉作为主要基料，碳化钨制备硬质合金有较强的抗弯强度；球磨制备超细碳化钨-钴粉，能使产品材料具有更好的耐磨性、断裂韧性、更高的横向断裂强度等优点。采用等离子技术处理碳化钨粉，制得球化碳化钨粉，可以较为精确地控制粉体的粒度，有效减少微细粉体的偏聚和团聚；采用高能球磨技术，将粉末晶粒度细化，减少晶粒缺陷，有利于材料后续烧结达到全致密，提升材料的硬度、韧性，并且球磨工艺简单，不需要外部加热就可制得碳化钨-钴粉；采用固相烧结工艺，能够制备出优异性能的全致密的高密度钨合金材料。
优选的，所述步骤s1中称取的碳化钨粉的粒度为1-3μm。
优选的，所述步骤s1的中间气体流量为40l·min-1，外层气体流量为130-150l·min-1，冷却气体流量为1000-2200l·min-1。
优选的，所述步骤s1采用的等离子气体气源和淬冷气体均为氩气。
优选的，所述步骤s2中高能球磨的球料比为4-6:1，转速为200-500r/min。
优选的，所述步骤s3中超细钨合金粉末的粒度为0.3-0.5μm。
优选的，所述步骤s4中固相烧结温度为1250-1400℃，保温时间为60-70min，升温过程采用分段式升温并保温的方式。
优选的，所述步骤s4中热处理温度为1000-1150℃，保温时间为3-5h。
优选的，所述步骤s4中退火温度为500-550℃。
综上所述，本发明的技术方案通过等离子技术制备球形碳化钨粉体提高碳化钨粉的流动性，优化碳化钨粉体的形貌，减少粉体偏聚和团聚，改善粉体内部的缺陷；高能球磨细化晶粒，有利于后续固相烧结达到全致密效果；采用固相烧结，避免了液相烧结过程中常见的液相流动和钨颗粒坍塌、变形现象。本发明公开的技术方案保证了所制的高性能钨合金棒具有高硬度、高耐磨性和高韧性的硬质合金的特性，其性能优于常规硬质合金，这种钨合金棒的高抗弯强度、高耐磨性、高韧性等优异性能，使其应用于超细硬质合金的制备领域有广阔的发展前景。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本发明实施例1公开了一种高性能钨合金棒及其制备方法，采用的技术方案如下：
一种高性能钨合金棒，所述钨合金棒按重量百分比组成为：碳化钨80%，钴8%，镍3%，铁7%，铜1.5%，钼0.5%。
所述高性能钨合金棒，它的制备方法具体步骤如下：
s1，称取粒度为1-3μm的碳化钨粉，通过等离子技术对碳化钨粉进行球形化处理，设置反应室的压力为100kpa，等离子气体气源和淬冷气体均为氩气，中间气体流量为40l·min-1，外层气体流量为130l·min-1，冷却气体流量为1000l·min-1，等离子体功率为65kw，送粉率为4kg/h，反应结束后收集得到球化碳化钨粉；
s2，将步骤s1得到的碳化钨粉与钴粉混合，用高能研磨仪进行机械球磨，通入氩气作为保护气体，高能球磨的球料比为4:1，转速为200r/min，混料研磨时间为30h，制备得到超细碳化钨-钴粉；
s3，称取镍粉、铁粉、铜粉、钼粉与步骤s2得到的超细碳化钨-钴粉混合均匀，过筛后进行球磨，得到粒度为0.3-0.5μm的超细钨合金粉末，通过冷等静压机压制成型，制得钨合金棒坯件；
s4，将步骤s3得到的钨合金棒坯件置入烧结炉中，固相烧结达到全致密，固相烧结温度为1250℃，保温时间为60min，升温过程采用分段式升温并保温的方式，坯件烧结后经过热处理，热处理温度为1000℃，保温时间为3h，连续轧制变形，退火，退火温度为500℃，表面抛光去污处理后，制得高性能钨合金棒。
实施例2：
本发明实施例2公开了一种高性能钨合金棒及其制备方法，采用的技术方案如下：
一种高性能钨合金棒，所述钨合金棒按重量百分比组成为：碳化钨83%，钴6%，镍2%，铁4%，铜4%，钼1%。
所述高性能钨合金棒，它的制备方法具体步骤如下：
s1，称取粒度为1-3μm的碳化钨粉，通过等离子技术对碳化钨粉进行球形化处理，设置反应室的压力为110kpa，等离子气体气源和淬冷气体均为氩气，中间气体流量为40l·min-1，外层气体流量为135l·min-1，冷却气体流量为1300l·min-1，等离子体功率为68kw，送粉率为5kg/h，反应结束后收集得到球化碳化钨粉；
s2，将步骤s1得到的碳化钨粉与钴粉混合，用高能研磨仪进行机械球磨，通入氩气作为保护气体，高能球磨的球料比为5:1，转速为280r/min，混料研磨时间为35h，制备得到超细碳化钨-钴粉；
s3，称取镍粉、铁粉、铜粉、钼粉与步骤s2得到的超细碳化钨-钴粉混合均匀，过筛后进行球磨，得到粒度为0.3-0.5μm的超细钨合金粉末，通过冷等静压机压制成型，制得钨合金棒坯件；
s4，将步骤s3得到的钨合金棒坯件置入烧结炉中，固相烧结达到全致密，固相烧结温度为1300℃，保温时间为62min，升温过程采用分段式升温并保温的方式，坯件烧结后经过热处理，热处理温度为1040℃，保温时间为4h，连续轧制变形，退火，退火温度为515℃，表面抛光去污处理后，制得高性能钨合金棒。
实施例3：
本发明实施例3公开了一种高性能钨合金棒及其制备方法，采用的技术方案如下：
一种高性能钨合金棒，所述钨合金棒按重量百分比组成为：碳化钨85%，钴4%，镍5%，铁2%，铜3%，钼1%。
所述高性能钨合金棒，它的制备方法具体步骤如下：
s1，称取粒度为1-3μm的碳化钨粉，通过等离子技术对碳化钨粉进行球形化处理，设置反应室的压力为115kpa，等离子气体气源和淬冷气体均为氩气，中间气体流量为40l·min-1，外层气体流量为140l·min-1，冷却气体流量为1600l·min-1，等离子体功率为72kw，送粉率为6kg/h，反应结束后收集得到球化碳化钨粉；
s2，将步骤s1得到的碳化钨粉与钴粉混合，用高能研磨仪进行机械球磨，通入氩气作为保护气体，高能球磨的球料比为5:1，转速为350r/min，混料研磨时间为37h，制备得到超细碳化钨-钴粉；
s3，称取镍粉、铁粉、铜粉、钼粉与步骤s2得到的超细碳化钨-钴粉混合均匀，过筛后进行球磨，得到粒度为0.3-0.5μm的超细钨合金粉末，通过冷等静压机压制成型，制得钨合金棒坯件；
s4，将步骤s3得到的钨合金棒坯件置入烧结炉中，固相烧结达到全致密，固相烧结温度为1350℃，保温时间为65min，升温过程采用分段式升温并保温的方式，坯件烧结后经过热处理，热处理温度为1080℃，保温时间为4h，连续轧制变形，退火，退火温度为525℃，表面抛光去污处理后，制得高性能钨合金棒。
实施例4：
本发明实施例4公开了一种高性能钨合金棒及其制备方法，采用的技术方案如下：
一种高性能钨合金棒，所述钨合金棒按重量百分比组成为：碳化钨89%，钴3%，镍2%，铁3%，铜2.5%，钼0.5%。
所述高性能钨合金棒，它的制备方法具体步骤如下：
s1，称取粒度为1-3μm的碳化钨粉，通过等离子技术对碳化钨粉进行球形化处理，设置反应室的压力为125kpa，等离子气体气源和淬冷气体均为氩气，中间气体流量为40l·min-1，外层气体流量为145l·min-11，冷却气体流量为1900l·min-1，等离子体功率为77kw，送粉率为7kg/h，反应结束后收集得到球化碳化钨粉；
s2，将步骤s1得到的碳化钨粉与钴粉混合，用高能研磨仪进行机械球磨，通入氩气作为保护气体，高能球磨的球料比为6:1，转速为430r/min，混料研磨时间为40h，制备得到超细碳化钨-钴粉；
s3，称取镍粉、铁粉、铜粉、钼粉与步骤s2得到的超细碳化钨-钴粉混合均匀，过筛后进行球磨，得到粒度为0.3-0.5μm的超细钨合金粉末，通过冷等静压机压制成型，制得钨合金棒坯件；
s4，将步骤s3得到的钨合金棒坯件置入烧结炉中，固相烧结达到全致密，固相烧结温度为1380℃，保温时间为68min，升温过程采用分段式升温并保温的方式，坯件烧结后经过热处理，热处理温度为1120℃，保温时间为5h，连续轧制变形，退火，退火温度为535℃，表面抛光去污处理后，制得高性能钨合金棒。
实施例5：
本发明实施例5公开了一种高性能钨合金棒及其制备方法，采用的技术方案如下：
一种高性能钨合金棒，所述钨合金棒按重量百分比组成为：碳化钨91%，钴3%，镍2.5%，铁2%，铜1%，钼0.5%。
所述高性能钨合金棒，它的制备方法具体步骤如下：
s1，称取粒度为1-3μm的碳化钨粉，通过等离子技术对碳化钨粉进行球形化处理，设置反应室的压力为130kpa，等离子气体气源和淬冷气体均为氩气，中间气体流量为40l·min-1，外层气体流量为150l·min-1，冷却气体流量为2200l·min-1，等离子体功率为80kw，送粉率为7kg/h，反应结束后收集得到球化碳化钨粉；
s2，将步骤s1得到的碳化钨粉与钴粉混合，用高能研磨仪进行机械球磨，通入氩气作为保护气体，高能球磨的球料比为6:1，转速为500r/min，混料研磨时间为40h，制备得到超细碳化钨-钴粉；
s3，称取镍粉、铁粉、铜粉、钼粉与步骤s2得到的超细碳化钨-钴粉混合均匀，过筛后进行球磨，得到粒度为0.3-0.5μm的超细钨合金粉末，通过冷等静压机压制成型，制得钨合金棒坯件；
s4，将步骤s3得到的钨合金棒坯件置入烧结炉中，固相烧结达到全致密，固相烧结温度为1400℃，保温时间为70min，升温过程采用分段式升温并保温的方式，坯件烧结后经过热处理，热处理温度为1150℃，保温时间为5h，连续轧制变形，退火，退火温度为550℃，表面抛光去污处理后，制得高性能钨合金棒。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。