[发明专利]一种钾碳化锆共掺杂钨合金及其制备方法

权利要求书

1.一种钾碳化锆共掺杂钨合金，由钾掺杂钨粉体和纳米碳化锆粉体烧结而成，其特征在于，所述合金由K、Al、Si、ZrC和W组成，其中，按重量百分比计，

K含量为0.003～0.03％，

ZrC含量为0.1～1.5％，

Al、Si合金元素的总含量为小于等于0.05％，

W含量为98.4～99.85％，

其余为杂质，杂质总含量小于等于0.1％，

合金中的钾泡平均尺寸为5～300nm，

ZrC颗粒平均粒径为5～300nm，在合金中分布均匀。

2.根据权利要求1所述的一种钾碳化锆共掺杂钨合金，其特征在于，按重量百分比计，各组分的含量为：

K含量为0.003～0.015％，

Al、Si元素总含量小于等于0.03％，

ZrC含量为0.1～1.0％，

W含量为98.95～99.85％，

其余为杂质，杂质总含量小于等于0.1％，

合金中的钾泡平均尺寸5～150nm，

ZrC颗粒平均粒径5～100nm，且80％以上的ZrC颗均匀分布在钨晶粒内部。

3.根据权利要求1所述的一种钾碳化锆共掺杂钨合金，其特征在于，按重量百分比计，各组分的含量为：

K含量为0.003～0.012％，

Al、Si总含量小于等于0.03％，

ZrC含量为0.2～0.5％，

W含量为99.4～99.77％，

其余为杂质，杂质总含量小于等于0.1％，

合金中的钾泡平均尺寸5～100nm，

ZrC颗粒平均粒径为5～80nm，且80％以上的ZrC颗粒分布在晶粒内。

4.根据权利要求1所述的一种钾碳化锆共掺杂钨合金，其特征在于，按重量百分比计，各组分的含量为：

K含量为0.003～0.01％，

Al含量小于等于0.01％，

Si含量小于等于0.03％，

ZrC含量为0.2～1.5％，

W含量为98.4～99.78％，

其余为杂质，杂质总含量小于等于0.05％，

合金中的钾泡平均尺寸5～100nm，

ZrC颗粒平均粒径为5～80nm，且80％以上的ZrC颗粒分布在晶粒内。

5.一种钾碳化锆共掺杂钨合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)原料混合

采用购买或常规手段合成的钾掺杂钨粉体和ZrC粉体为原料，钾掺杂钨粉体的平均粒径为0.2～8μm，钾掺杂钨粉体中含有K、Al、Si成分，氧含量小于等于0.5％，其中合金元素K的含量要比目标合金中的K含量提高20～80％，用于补偿高温烧结和热塑性变形加工过程中合金元素的挥发损失，所用ZrC粉体的平均粒径为5～300nm；

将钾掺杂钨粉体和ZrC粉体按重量百分比98.5～99.9％和0.1～1.5％的比例称取，然后置于混料器或球磨机或研钵中，在氩气、氮气、酒精或≤10Pa的真空保护性气氛或介质中混合，得到均匀的混合粉体；

2)烧结成型

采用冷压机或冷等静压机将步骤1)的混合粉体压制成生坯，然后置于干燥流动氢气、氩气或真空气氛的烧结装置中在1600～2400℃无压烧结，保温时间为1～10小时；

或者将步骤1)得到的混合粉体置入模具中，然后放于热压炉或热等静压炉中在1300～2300℃进行加压烧结，保温时间为0.5～10小时；

3)塑性变形加工

将步骤2)烧结成型后的钨合金块体在800～1600℃进行热塑性变形加工，制得钾碳化锆共掺杂钨合金；

其中，热塑性变形加工为热轧、旋锻、锻造、挤压或拉拔中的一种或几种组合，热塑性变形加工的道次为3～12道次，每道次变形量5～25％，总变形量大于等于40％。