[发明专利]一种高密度飞块的钨合金配方及其低温烧结制备方法

说明书

技术领域

     本发明涉及一种钨基高密度合金配方，尤其是钨基高密度合金中的W-Ni-Mn系合金配方，更确切地的说是一种高密度飞块的钨合金配方及其低温烧结制备方法。属于钨合金材料及制备技术领域。

背景技术     

   钨基高密度合金(Tungsten Heavy Alloys, WHAs)也被称作“高密度合金”或“钨基重合金”，它是一种以钨为硬质相，以镍、铜或镍、铁等为黏结相构成的复合材料。钨基高密度合金具有密度高、强度高、延性好、韧性好、热膨胀系数小等一系列优异特性，被广泛的应用在信息、能源、冶金、航空航天、国防军工和核工业等领域。

   飞块是工程机械发动机分配泵调速控制器中的一个关键零件。在工作时，四只飞块同时由飞块座带动作高速旋转，在不同转速下飞块张开角度不同，改变油量调节杆的位置，从而调节油量以控制发动机速度，保证柴油发动机：（1）稳定在怠速转动时的最低转速，使发动机不熄火。（2）限制柴油机的最高转速，防止飞车。飞块是发动机中一个致关重要的部件。

   从飞块的工作状况来看，飞块既要有高的密度和一致的质量，高的力学性能又要有高的尺寸精度和低的表面粗糙度，才能确保油泵仍至整个发动机的正常工作。由于飞块形状复杂、技术要求高，长期以来一直依赖进口。

   钨基高密度合金的主要成分是钨,此外还必须添加一些黏结金属，以起到液相烧结的作用。根据添加的黏结金属来分类，可分为W-Ni-Fe高密度合金，W-Ni-Cu高密度合金，W-Ni-Co高密度合金和W-Ni-Mn高密度合金等。

    对于W-Ni-Fe系高密度合金，当ω(Ni)/ω(Fe)=7/3时,形成液相的温度最低，为1435℃；对于W-Ni-Co系高密度合金，当Co的含量为0时，形成液相的温度最低，此时液相生成温度即为Ni的熔点1455℃，随着Co含量的增加，液相生成温度提高；对于W-Ni-Cu系高密度合金，其Ni-Cu二元是完全固溶体系，当ω(Ni)/ω(Cu)=4/6时，液相生成温度至少为1250℃以上；而对于W-Ni-Mn系高密度合金，当ω(Ni)/ω(Mn)=4/6时，Ni与Mn结合形成黏结相的液相生成的熔点约为1014℃，与Ni-Fe、Ni-Co、Ni-Cu作为黏结相比，其液相生成温度大大降低。

   常规的以钨为基，Ni、Fe、Cu等为黏结相的钨基高密度合金的烧结温度高，对烧结炉的要求高，且对烧结炉的损害严重，从而缩短了其使用寿命。而Mn与Ni结合形成黏结相的液相生成的熔点约为1040℃，不仅可以减少对烧结炉的损伤，还可以在很大的程度上节约烧结成本。

    目前飞块生产的主要是铁基粉末冶金制品，由于铁的密度只有7.86g/cm³，其粉末冶金飞块的密度最多不超过铁的密度。因而生产的铁基飞块密度不高，无法完全满足飞块高密度的要求。而钨的密度高达19.3g/cm³，是铁的两倍多，用来生产高密度飞块具有很广阔的前景。

   目前，国内外关于钨基高密度合金的应用已有很多报道，如申请号为US19970874360的美国专利，发现了W-Ni-Mn系高密度合金在绝热剪切带方面的应用，还发现W-Ni-Mn系高密度合金可以替代目前的铁基粉末冶金制品。但运用这种成分获得的高密度合金主要是针对其在绝热剪切带方面的应用。由于其烧结温度仍然较高，且粉末的成形性不好，应用到复杂形状飞块仍存在一定问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钨基高密度合金配方，尤其是钨基高密度合金中的W-Ni-Mn系合金配方，更确切地的说是一种低温烧结制备高密度飞块的钨基高密度合金配方。利用该配方，可以生产制备出复杂形状的高密度飞块，生产的飞块具有密度大，硬度高，实际使用效果好等优点。

    实现本发明的技术方案实现为：

    一种高密度飞块的钨合金配方，所述钨合金属于钨基高密度合金中的W-Ni-Mn系，具体包括以下组份，各组份的质量比为：W粉：Ni粉：Mn粉：Cu粉：Co粉：Sn粉=90：3-5：3-5：0.5-1.5：0-1：1。

    其中，W粉中粗W粉占60%，细W粉占40%，两者的粒度分别为200目和100目。

    最优方案为W粉：Ni粉：Mn粉：Cu粉：Co粉：Sn粉=90：4：4：0.5：0.5：1。

    上述高密度飞块的低温烧结制备方法，按下述方法制备：

第一步，将原料粉末加入反应器，加入研磨介质及钢球，混合搅拌；