[发明专利]一种大功率X线管用WMo石墨复合阳极靶材的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，涉及一种难熔金属基复合材料和医用新材料的制备，具体涉及医用CT机使用的，一种大功率X线管用WMo石墨复合阳极靶材的制备方法。

背景技术

医用CT机X线管工作时，真空环境中的阳极靶受电子轰击产生X射线的同时，约98％以上的能量转变为热能，这些热能集中在阳极上。在交变热负荷的使用条件下，阳极靶主要依靠热辐射散热，散热效率较低，导致连续负载时，整个阳极靶体温度可超过1300℃。

大功率医用CT机中X线管内受高速荷能粒子轰击的阳极靶，其材质质量的好坏、能否长期稳定地工作是影响CT机寿命的关键因素之一，也是高质量X线管国产化的主要难点。

发明内容

本发明的目的是提供一种大功率X线管用WMo石墨复合阳极靶材的制备方法，可制备大功率医用CT机中X线管用的，具有良好散热性、散热效率高的阳极靶材。

本发明所采用的技术方案是，一种大功率X线管用WMo石墨复合阳极靶材的制备方法，按以下步骤进行：

步骤1：分别计算得出所要求靶材中钨粉和钼粉的质量

根据要求的靶材尺寸，按公式m＝ρπr²h，分别计算出钨粉和钼粉的质量，式中：m为所求钨粉或钼粉的质量，ρ为钨或钼的密度，h为钨层或钼层的高度，r为靶材半径；

步骤2：分别制备钨粉料和钼粉料

按步骤1计算出的质量取钨粉，钨粉纯度为99.5％～99.9％、粒径为1μm～6μm，按钨粉质量体积比为5ml/kg取分析纯度的丙三醇，放入混料机，混合6小时～10小时，然后用40目～60目的筛子筛分，得到钨粉料，

按步骤1计算出的质量取钼粉，钼粉纯度为99.5％～99.9％、粒径为1μm～6μm，按钼粉质量体积比为5ml/kg取分析纯度的丙三醇，放入混料机，混合6小时～10小时，然后用40目～60目筛子筛分，得到钼粉料；

步骤3：确定粘结剂中各组份的质量

按公式m₁＝ρπr²h，计算得出粘结剂的质量，式中，m₁为粘结剂的质量，h取0.1mm，ρ为钛镍锆混合后的理论密度，取6.148克/厘米³，r为所制靶材的半径，

根据上述粘结剂的质量的1/3确定出Ti、Ni和Zr的质量，

根据上述粘结剂的质量，按质量体积比50ml/kg，确定出无水乙醇的体积；

步骤4：制备粘结剂

根据步骤3得出Ti、Ni、Zr的质量和无水乙醇的体积，分别取纯度为99.5％～99.8％、粒径不大于10μm的钛粉、镍粉、锆粉和分析纯度的无水乙醇，并放入混料机，混合2小时～4小时，得到粘结剂；

步骤5：铺层叠压

按各层的高度要求，依次分层将步骤4得到的粘接剂、步骤2制得的钼粉料和钨粉料铺入钢模具中，在500MPa～800MPa的压力下压制2min～4min，然后以200MPa～300MPa的压制压力从模具中脱出，得到由固结的粘结层、钼粉层和钨粉层依次形成的复合压坯；

步骤6：烧结成型

将石墨与步骤5制得的复合压坯依次放入石墨模具中，复合压坯的粘结层与石墨相接触，将该石墨模具置于压力为50MPa～100MPa、真空度为2.8×10^-3Pa～6.6×10^-3Pa、温度为2200±10℃的真空热压烧结炉内，烧结1小时～2小时，得到靶材毛坯；

步骤8：磨削加工

将上步得到的靶材毛坯安装在动态平衡机上，磨削加工，即制得大功率X线管用WMo石墨复合阳极靶材。

本发明的有益效果是：

1.选择金属中熔点最高的钨作为靶面材料，金属钨熔点高、蒸气压低、密度大及原子序数高，能在电子束轰击下产生大量X射线。选择热稳定性好的钼作为过渡层，由很高热容和散热能力强、密度小的石墨作为托架。不仅减小了CT机阳极靶材的体积和重量，而且很好地解决了阳极靶材的散热问题，提高了靶材的使用寿命。

2.制备得到的靶材的主要指标接近或超过国外同类产品。打破了国外对此项技术的垄断，同时降低了体检时的检查费用，对今后我国医疗体系的改革具有显著的现实意义。

附图说明

图1是本发明方法中各组分的铺层结构示意图。

图中，1.钨粉层，2.钼粉层，3.粘结剂层，4.石墨层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。