[发明专利]一种大尺寸高性能钨合金产品的制备方法

说明书

一种大尺寸高性能钨合金材料产品的制备方法，通过合金粉末均匀混合，冷等静压压制成型，循环烧结致密化，烧结后的工件进行粗加工和需拼接表面处理，并在感应烧结炉进行拼接工艺，拼接后的大件钨合金产品进行真空热处理，精加工制得成品。本发明工艺简单、成本低，不仅可以保证产品各部分力学性能稳定、材料成分均匀，更可以大幅度降低制造工艺难度，提高材料利用率，降低生产成本，本发明的制备方法同样适用于不同密度和成分的钨合金件的拼接，可以在一件产品上实现变密度、变性能，可满足特定产品不同部位不同的力学性能要求的需要，同时可降低对设备保障能力的要求，提高成品率和生产效率，填补了国内在该领域上的空白，市场应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及一种大尺寸高性能钨合金材料产品的制备方法，尤其涉及一种单重超过500公斤的大型钨合金粉末冶金件且要求较高力学性能的产品的制造。

背景技术

钨合金因具有高熔点、高硬度、高耐磨性、优良的高温强度和导热导电性能及良好的耐腐蚀性等许多突出的物理、化学性能，被广泛地应用于机械、电子、化工、原子能、军事、航空、航天等众多领域。随着国家军工行业、船舶行业的迅猛发展，对大型粉末冶金钨合金产品提出了更高的要求，在保证高的力学性能同时，产品的单重和尺寸不断增大。大尺寸钨合金件主要用于大型战斗部材料及船舶、航空配重体等。目前国内掌握该类产品生产的企业寥寥无几，就其原因主要为两个方面：其一，对于粉末冶金件而言，产品尺寸和单件重量的增加，对设备要求高，需要大型冷等静压设备和大型烧结设备。其二、因产品尺寸大，对制造工艺难度带来几何倍数的增长，特别是同时要求较高的力学性能和较大的尺寸情况下，烧结过程参数控制困难，烧结后的产品不同的部位性能差异巨大，往往造成装料密度不一致、压坯强度差异大、烧结密度波动大，从而导致每个产品最终性能差异大、单件产品芯部和边部一致性差，使得产品废品率高和材料利用率低，导致产品制造成本高，而无法满足使用需求。

经查，目前只有关于大尺寸钨棒材的制备方法的专利文献，有关单重超过500公斤的大型钨合金粉末冶金件的制备方法未见报道。因此迫切的需要研发出一种大尺寸高性能钨合金材料产品的制备方法，在确保产品满足使用要求的前提下，尽量降低制造难度，而且不用对现有设备和工艺有颠覆性的变化，在原有成熟的设备和工艺条件下，进行有效的创新，以达到预期效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、制造成本低且成品率高的大尺寸高性能钨合金材料产品的制备方法，制备的大尺寸钨合金产品力学性能稳定，并且生产效率高、可适合批量生产。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种大尺寸高性能钨合金材料产品的制备方法，其特征在于：将大尺寸钨合金材料产品从高度方向分割成若干小尺寸的粉末冶金件，然后通过感应炉氢气氛拼接工艺实现整体化，具体制备步骤如下：

1)钨合金成分设计和优化：W：余量；Ni：3.15～5.2％；Fe：1.4～1.5％，Co：0.35～0.4％，另加Mn：0.04～0.06％，以上为质量百分数；

2)混合压制：将上述合金粉末混合均匀，过筛后装入定制橡胶胶套中，采用冷等静压机压制成若干件小尺寸毛坯件；

3)烧结：将压制后的小尺寸毛坯件，装入定点气氛烧结炉中进行烧结致密化；

4)粗加工及表面处理：将上述烧结后的工件，进行粗加工，并将需要拼接的表面进行磨光处理，用酒精清洗磨光面，去除机加油污和附着物；

5)拼接：将需要拼接的工件在感应烧结炉炉腔中按顺序放置到位，通入还原气氛，感应炉升至需要拼接的温度，进行拼接烧结，拼接后的产品随炉降温，待冷却至室温后，出炉；

6)热处理：拼接后的产品在真空热处理炉中进行热处理；

7)精加工，获得成品。

作为优选，所述步骤1)中另加的Mn含量为0.05％，钨粉的粒度3-5um。