專利名稱：一種高鎢含量鎢合金的電弧熔煉方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎢合金的制備方法。
背景技術(shù)：
鎢是一種非常重要的有色金屬，它具有密度高、強度大等一系列特性，通常被用于配重材料、屏蔽材料以及軍用戰(zhàn)斗部材料，在醫(yī)療、工程機械、五金工具、軍事、航天等領(lǐng)域應用范圍廣闊。鎢鈦合金是一種重要的冶金添加劑，主要用于制造高硬度高強度的鎢鋼、含鎢高溫鈦合金等。而含有鎢的鋯合金由于具有較好的縱火能力也在軍事領(lǐng)域有較廣闊的應用前景。傳統(tǒng)制備鎢合金(如鎢鈦、鎢鋯)的方法主要有非自耗電弧熔煉法和自耗電弧熔煉法兩種。這兩種方法均是以電弧作為熱源，將鎢和鈦、鋯熔化形成合金。在這兩種方法中， 作為原材料的鎢主要有鎢粉和純鎢屑兩類。無論是采用鎢粉還是鎢屑，均是將其與海綿鈦機械混合，直接用于電弧熔煉的原材料。鎢屑是毫米尺度的、已經(jīng)形成致密組織的純鎢塊體，鎢屑在電弧熔煉過程中，只有接近電弧中心附近的鎢屑才能達到熔點而熔化，而由于比表面積小，也只有表面的一層鎢可以快速與周圍的鈦、鋯形成合金。當混合原料中鎢含量高于10%以后，電弧熔煉過程常常難以保障所有鎢屑的完全熔化并進而形成高鎢含量的合金，而在原純鎢塊體中心也常常殘留有未合金化的鎢粒，這直接導致熔煉獲得的合金成分不均勻。而鎢粉則由粒度只有幾個微米的極小顆粒構(gòu)成，而當采用鎢粉為原料時，由于鎢粉松裝密度低，超過10%后體積將很大，在電弧熔煉過程中極易被電弧壓力吹飛，導致合金中鎢含量大幅度降低。因此，采用傳統(tǒng)方法很難獲得鎢含量高于10%的、均勻的鎢鈦、鎢鋯合金，至于鎢含量高達40 %的合金更將無法成功制備。如申請為201010293141. 9的中國發(fā)明專利申請公開《一種含鎢鈦合金的熔煉方法》(公開號為CN101967569A)，該申請公開了一種采用在顆粒狀或屑狀鈦合金原材料混料時加入0. 10%的鎢粉，然后經(jīng)多次真空自耗電弧熔煉獲得成分均勻含鎢鈦合金鑄錠的方法。其局限性表現(xiàn)在只能制備鎢含量低于10%的鎢鈦合金，對于更高鎢含量的鈦合金則無能為力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述的技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種高鎢含量鎢合金的電弧熔煉方法，鎢含量可達到10%以上，最高可達40%。本發(fā)明所要解決的又一個技術(shù)問題是提供一種成分均勻、無偏析、無夾雜高鎢含量鎢合金的電弧熔煉方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種高鎢含量鎢合金的電弧熔煉方法，其特征在于包括如下步驟①對鎢粉原料進行壓坯，得到坯料；
②將坯料破碎成鎢粉壓坯顆粒；③鎢粉壓坯顆粒與其他金屬材料混合，鎢粉壓坯顆粒添加重量配比為0. 40% ；④然后經(jīng)過至少二次真空電弧熔煉獲得成分均勻的高鎢含量鎢合金鑄錠。進一步，步驟①中壓坯時的成型壓力為50Mpa lOOOMpa。進一步，步驟②中鎢粉壓坯顆粒大小為0. Imm 5mm。步驟③中的他金屬材料可以是海綿鈦、海綿鋯或海綿鈦和海綿鋯混合料，對應地， 步驟④中電弧熔煉后得到的可以是高鎢含量鎢鈦合金鑄錠、高鎢含量鎢鋯合金鑄錠或高鎢含量鎢鈦鋯合金鑄錠。進一步，步驟④中的電弧熔煉中每次熔煉后要求鑄錠冷卻到不超過200°C時出爐。步驟④中的電弧熔煉可以是真空自耗電弧熔煉或真空非自耗電弧熔煉。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于鎢粉原料進行預壓坯并破碎的方法，改善鎢粉原料與其他金屬原料在熔煉過程中的分布狀態(tài)。一方面，預壓坯鎢粉可以大幅度減少鎢粉原料的體積，解決大比例鎢粉原料難以與海綿鈦等原料混合的難題，另一方面，鎢粉原料與其他金屬原料的結(jié)合形式得到了改善，使得電弧重熔過程中疏松的鎢粉坯料可以迅速熔化并與周圍的鈦、鋯形成合金，并結(jié)合電弧熔煉，熔煉過程疏松的鎢粉壓坯熔化迅速，與周圍合金元素冶金反應也進行的很完全，進而獲得成分均勻的高鎢含量鎢合金鑄錠，最高獲得鎢含量可高達40%的成分均勻、無偏析、無夾雜的高鎢含量合金。


圖1為實施例1中Ti-IOW合金的金相組織顯微照片。
圖2為實施例3中&-30W合金的金相組織顯微照片。圖3為實施例3中Ti-5&_40W合金的金相組織顯微照片。圖4為實施例3中&-5Ti_15W合金的金相組織顯微照片。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。下面通過一些實施例做進一步詳細描述實施例1 Ti-IOW合金的制備方法具體如下(1)鎢粉壓坯將原料鎢粉在壓機上壓制成鎢粉壓坯，成形壓力50MPa。(2)鎢粉壓坯破碎將上一步制備的鎢粉壓坯破碎成0. Imm 5mm之間粒度的鎢粉壓坯顆粒。(3)配料采用上一步制得的鎢粉壓坯顆粒和海綿鈦為原料，按重量百分比混料200g，其中鎢粉壓坯顆粒10%、其余為海綿鈦。(4)真空電弧熔煉將配好的原料放入坩堝中，采用通常的真空非自耗電弧熔煉工藝進行2次熔煉獲得鑄錠，每次熔煉后鑄錠冷卻到200°C以下出爐。出爐后即可得到本發(fā)明制得的高鎢含量鎢鈦合金(即Ti-IOff)。將以上制得的產(chǎn)品用車床切去表皮，在鑄錠頭部、中部及底部分別取塊狀和屑狀試樣進行成分分析，分析結(jié)果表明鎢在合金中的成分均勻(如圖1所示)。實施例2 &-30W合金的制備方法具體如下(1)鎢粉壓坯將原料鎢粉在壓機上壓制成鎢粉壓坯，成形壓力500MPa。(2)鎢粉壓坯破碎將上一步制備的鎢粉壓坯破碎成0. Imm 5mm之間粒度的鎢粉壓坯顆粒。(3)配料采用上一步制得的鎢粉壓坯顆粒和海綿鋯為原料，按重量百分比混料200g，其中鎢粉壓坯顆粒30%、其余為海綿鋯。(4)真空電弧熔煉將配好的原料放入坩堝中，采用通常的真空非自耗電弧熔煉工藝進行3次熔煉獲得鑄錠，每次熔煉后鑄錠冷卻到200°C以下出爐。出爐后即可得到本發(fā)明制得的高鎢含量鎢鋯合金(即Zr-30ff)。將以上制得的產(chǎn)品用車床切去表皮，在鑄錠頭部、中部及底部分別取塊狀和屑狀試樣進行成分分析，分析結(jié)果表明鎢在合金中的成分均勻(如圖2所示)。實施例3 Ti-5&_40W合金的制備方法具體如下(1)鎢粉壓坯將原料鎢粉在壓機上壓制成鎢粉壓坯，成形壓力lOOOMPa。(2)鎢粉壓坯破碎將上一步制備的鎢粉壓坯破碎成0. Imm 5mm之間粒度的鎢粉壓坯顆粒。(3)配料采用上一步制得的鎢粉壓坯顆粒和海綿鈦、海綿鋯為原料，按重量百分比混料 200g，其中鎢粉壓坯顆粒40%、海綿鋯5%、其余為海綿鈦。(4)真空電弧熔煉將配好的原料放入坩堝中，采用通常的真空非自耗電弧熔煉工藝進行3次熔煉獲得鑄錠，每次熔煉后鑄錠冷卻到200°C以下出爐。出爐后即可得到本發(fā)明制得的高鎢含量鎢鈦合金(即 Ti-5Zr-40ff)。將以上制得的產(chǎn)品用車床切去表皮，在鑄錠頭部、中部及底部分別取塊狀和屑狀試樣進行成分分析，分析結(jié)果表明鎢在合金中的成分均勻(如圖3所示)。實施例4 &-5Ti_15W合金的制備方法具體如下(1)鎢粉壓坯將原料鎢粉在壓機上壓制成鎢粉壓坯，成形壓力500MPa。(2)鎢粉壓坯破碎
將上一步制備的鎢粉壓坯破碎成0. Imm 5mm之間粒度的鎢粉壓坯顆粒。(3)配料采用上一步制得的鎢粉壓坯顆粒和海綿鈦為原料，按重量百分比混料10Kg，其中鎢粉壓坯顆粒15%、海綿鈦5%、其余為海綿鋯。(4)真空電弧熔煉將配好的原料焊接成電極，采用通常的真空自耗電弧熔煉工藝進行3次熔煉獲得鑄錠，每次熔煉后鑄錠冷卻到200°C以下出爐。出爐后即可得到本發(fā)明制得的高鎢含量鎢鈦合金(即 Zr-5Ti-15ff)。將以上制得的產(chǎn)品用車床切去表皮，在鑄錠頭部、中部及底部分別取塊狀和屑狀試樣進行成分分析，分析結(jié)果表明鎢在合金中的成分均勻(如圖4所示)。
權(quán)利要求
1.一種高鎢含量鎢合金的電弧熔煉方法，其特征在于包括如下步驟①對鎢粉原料進行壓坯，得到坯料；②將坯料破碎成鎢粉壓坯顆粒；③鎢粉壓坯顆粒與其他金屬材料混合，鎢粉壓坯顆粒添加重量配比為0. 40% ；④然后經(jīng)過至少二次真空電弧熔煉獲得成分均勻的高鎢含量鎢合金鑄錠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟①中壓坯時的成型壓力為50Mpa IOOOMpa0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟②中鎢粉壓坯顆粒大小為0.Imm 5mm ο
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟③中的他金屬材料為海綿鈦、海綿鋯或海綿鈦和海綿鋯混合料，對應地，步驟④中電弧熔煉后得到的為高鎢含量鎢鈦合金鑄錠、 高鎢含量鎢鋯合金鑄錠或高鎢含量鎢鈦鋯合金鑄錠。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟④中的電弧熔煉中每次熔煉后要求鑄錠冷卻到不超過200 °C時出爐。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟④中的電弧熔煉為真空自耗電弧熔煉或真空非自耗電弧熔煉。
全文摘要
一種高鎢含量鎢合金的電弧熔煉方法，其特征在于包括如下步驟①對鎢粉原料進行壓坯，得到坯料；②將坯料破碎成鎢粉壓坯顆粒③鎢粉壓坯顆粒與其他金屬材料混合，鎢粉壓坯顆粒添加重量配比為0.1％～40％；④然后經(jīng)過至少二次真空電弧熔煉獲得成分均勻的高鎢含量鎢合金鑄錠。采用本發(fā)明的制備方法最高獲得鎢含量可高達40％的成分均勻、無偏析、無夾雜的高鎢含量合金。
文檔編號C22C27/04GK102492863SQ20111044055
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者劉桂濤, 李德林, 梁棟, 王斌, 葛文艷, 趙文天, 陳敏 申請人:中國兵器工業(yè)第五二研究所