一种低密度钨合金及其制备方法与流程

本发明涉及合金，具体涉及一种低密度钨合金及其制备方法。

背景技术：

1、钨合金是以钨为基加入其他元素组成的合金，具有密度高、强度高、塑性强等优良性能；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，也在航天、铸造、武器等部门中用于制作火箭喷管、压铸模具、穿甲弹芯、触点、发热体和隔热屏等。

2、钨合金应具有较低的抗拉强度，同时为保证发射强度又需要足够的抗压强度及伸长率，即保证一定塑性的前提下，有较大的压拉比；国内外已研制出多种易碎钨合金，然而多数易碎钨合金都存在抗拉强度过高导致破碎性不足，压拉比过低，以及伸长率过低等问题，无法满足实际需求；因此，提高钨合金的破碎性，并保证钨合金具有一定压缩强度和塑性是制备钨合金的关键；并且要保证钨合金弹体在侵彻后弹体不能遭到破坏，保证在穿透后在发生爆破，高密度的钨合金弹体在侵彻后分裂为四段，弹体中部发生明显的破坏，因此，增大钨合金密度虽然可以增强弹体的侵彻能力，但是在侵彻过程中更容易发生破坏。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种低密度钨合金及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、本发明解决技术问题采用如下技术方案：

3、本发明提供了一种低密度钨合金，包括以下组分：钼粉、镍粉、碳化钛颗粒和钨粉。

4、优选地，所述低密度钨合金包括以下重量百分比的组分：钼粉0.6-1.2%、镍粉1.4-1.8%、碳化钛颗粒3.2-3.6%、余量为钨粉。

5、优选地，所述钼粉的制备方法为还原法或（市售钼粉）， 费氏粒度为3.2μm，纯度为99.5%。

6、优选地，所述镍粉的制备方法为羰基法或（市售镍粉）， 费氏粒度为3.6μm，纯度为99.6%以上。

7、优选地，所述碳化钛颗粒的粒径为6-10nm。

8、优选地，所述钨粉的制备方法为还原法，费氏粒度为3.2μm，纯度为99.95%。

9、优选地，还包括石蜡颗粒，所述石蜡颗粒与钨合金的总重量比为100：（7-9），所述石蜡颗粒的粒径为2-6μm。

10、本发明还提供了一种低密度钨合金的制备方法，包括以下步骤：

11、步骤一、混合，将钼粉、镍粉、碳化钛颗粒和钨粉以及石蜡颗粒按重量百分比进行配比，然后置于三维混合机中球磨混合，得到混合物；

12、步骤二、球磨，将步骤一得到的混合物在无水酒精的保护下置于不锈钢材质球磨筒内球磨，球磨用球为密度18克/立方厘米的高强度高比重合金球，球料比为2：1， 球磨时间为8h-12h，转速为200r-350r/min，混合处理后得混合料；

13、步骤三、成型，采用模具压制成型，将步骤二中的粉末混合料在钢制压模内压制成型，成型压制压力为210-230mpa，压制方式为单向压制；

14、步骤四、烧结，将步骤三压制好的成型钨合金坯料放在真空烧结炉中先抽真空，再在氮气保护下进行烧结，其中烧结分为两个阶段。

15、优选地，所述两个阶段为：

16、第一烧结阶段，以5℃/h的升温速率将温度由室温升至800℃，这个阶段炉子始终保持抽真空；

17、第二烧结阶段，以50℃/h的升温速率将温度由800℃升至1400℃后保温1小时，最后待钨合金降温至1100温℃，炉子停止抽真空，通入氮气，进行自然降温。

18、与现有与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

19、本发明的方法在制备钨合金时，通过在金属粉末中加入石蜡颗粒，使石蜡颗粒在后续烧结阶段挥发，使得成型后的钨合金内部存在一定的细微空腔，当钨合金因外界环境温度上升发生膨胀时，其内部的细微空腔随之发生形变，使得钨合金能够膨胀的上限变大，即膨胀系数增加，并且，空腔的存在在一定程度上降低了钨合金的密度，使得钨合金的应用范围更广；同时本发明在钨粉中加入钼粉，形成置换固溶体，在固溶强化的同时提高了晶界结合力，从而提高了钨合金的韧性和塑性；通过添加碳化钛颗粒，通过颗粒阻碍基体位错运动强化和不均匀变形引起位错增值强化，进一步提升了钨合金的性能。

技术特征：

1.一种低密度钨合金，其特征在于，包括以下组分：钼粉、镍粉、碳化钛颗粒和钨粉。

2.根据权利要求1所述的一种低密度钨合金，其特征在于，所述低密度钨合金包括以下重量百分比的组分：钼粉0.6-1.2%、镍粉1.4-1.8%、碳化钛颗粒3.2-3.6%、余量为钨粉。

3.根据权利要求1所述的一种低密度钨合金，其特征在于，所述钼粉的制备方法为还原法或（市售钼粉）， 费氏粒度为3.2μm，纯度为99.5%以上。

4.根据权利要求1所述的一种低密度钨合金，其特征在于，所述镍粉的制备方法为羰基法或（市售镍粉）， 费氏粒度为3.6μm，纯度为99.6%以上。

5.根据权利要求1所述的一种低密度钨合金，其特征在于，所述碳化钛颗粒的粒径为6-10nm。

6.根据权利要求1所述的一种低密度钨合金，其特征在于，所述钨粉的制备方法为还原法，费氏粒度为3.2μm，纯度为99.95%。

7.根据权利要求1所述的一种低密度钨合金，其特征在于，还包括石蜡颗粒，所述石蜡颗粒与钨合金的总重量比为100：（7-9），所述石蜡颗粒的粒径为2-6μm。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的低密度钨合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.一种如权利要求8所述的一种低密度钨合金的制备方法，其特征在于，所述两个阶段为：

技术总结
本发明公开了一种低密度钨合金及其制备方法，包括以下组分：钼粉、镍粉、碳化钛颗粒和钨粉；本发明的方法在制备钨合金时，通过在金属粉末中加入石蜡颗粒，使石蜡颗粒在后续烧结阶段挥发，使得成型后的钨合金内部存在一定的细微空腔，当钨合金因外界环境温度上升发生膨胀时，其内部的细微空腔随之发生形变，使得钨合金能够膨胀的上限变大，即膨胀系数增加，并且，空腔的存在在一定程度上降低了钨合金的密度，使得钨合金的应用范围更广；同时本发明在钨粉中加入钼粉，形成置换固溶体，在固溶强化的同时提高了晶界结合力，从而提高了钨合金的韧性和塑性。

技术研发人员：温浩月
受保护的技术使用者：广州市华司特合金制品有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10