[发明专利]一种高强度高塑性钨合金材料及其制备方法

说明书

本发明涉及金属材料技术领域，具体涉及一种高强度高塑性钨合金材料及其制备方法。以所述材料的组成成分总质量为100％计，各成分及其质量百分数为：W粉85～97％、Fe‑Mn‑Al‑C系预合金粉3～15％、Y₂O₃粉0～1％，W粉的粒径≤10μm，Fe‑Mn‑Al‑C系预合金粉的粒径≤10μm，Y₂O₃粉的粒径≤3μm；所述材料以纳米碳化物强化的奥氏体相合金为基体，当Y₂O₃含量为0时，W均匀分布在所述基体上；当Y₂O₃含量不为0时，W和Y₂O₃均匀分布在所述基体上。所述材料经球磨混粉、热等静压烧结和固溶时效处理后得到，具有致密度高、组织均匀、优异的强度和塑性匹配、热膨胀系数小和耐蚀性好的特点。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，具体涉及一种高强度高塑性钨合金材料及其制备方法。

背景技术

钨合金是指以钨为基体，向其中加入其它元素而组成的合金，目前常见的钨合金有钨镍铜合金、钨镍铁合金和钨铜合金等。钨合金具有高密度(16.5～18.6g/cm³)、高强度(900～1300MPa)、较好的塑性(3～20％)、优良的抗蚀性和抗氧化性以及高熔点、导热导电性能好等优点，因此广泛应用于国防工业和民用工业，如用作火箭喷管、压铸模具、穿甲弹芯、触点、发热体和隔热屏等。

然而，传统钨合金的强度和塑性匹配仍然不够理想，为了满足民用工业和国防工业相关领域应用钨合金材料更新换代的需求，研发一种兼具更高强度和优异塑性的钨合金势在必行。

Fe-Mn-Al-C系合金为一种析出强化型钢，其中Mn和C元素为促进奥氏体形成的元素，当钢中含有足够的Mn和C后可形成单一奥氏体基体。这种钢在固溶后的时效处理过程中，纳米(FeMnAl)₃C碳化物从奥氏体基体中析出，对基体具有显著的强化效果。通过成分和工艺的控制，Fe-Mn-Al-C系合金抗拉强度可以达到1000～1500MPa，延伸率可以达到30～100％。通过Fe-Mn-Al-C系合金来改善钨合金的强度和塑性匹配，目前尚无相关报道。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高强度高塑性钨合金材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高强度高塑性钨合金材料，以所述材料的原料组成成分总质量为100％计，各成分及其质量百分数为：W粉85～97％、Fe-Mn-Al-C系预合金粉3～15％、Y₂O₃粉0～1％，其中，W粉的粒径小于等于10μm，Fe-Mn-Al-C系预合金粉的粒径小于等于10μm，Y₂O₃粉的粒径小于等于3μm；所述材料以纳米碳化物(FeMnAl)₃C强化的奥氏体相Fe-Mn-Al-C合金为基体，当Y₂O₃含量为0时，W均匀分布在所述基体上；当Y₂O₃含量不为0时，W和Y₂O₃均匀分布在所述基体上。

优选地，以所述Fe-Mn-Al-C系预合金粉的组成成分总质量为100％计，各成分及其质量百分数为：Mn 20～33％，Al 5～10％，C 0.5～1.6％，余量为Fe。

优选地，所述Fe-Mn-Al-C系预合金粉经真空感应炉熔炼成钢锭后，再经雾化法制备得到，纯度大于等于99.9％。

优选地，所述W粉为还原W粉，粒径为3～5μm，纯度大于等于99.9％。

优选地，所述Y₂O₃粉的粒径为0.1～1μm，纯度大于等于99.9％。