[发明专利]一种高密度钨合金及其制备方法

说明书

本发明涉及硬质合金技术领域，具体而言，涉及一种高密度钨合金及其制备方法，以质量分数计，包括85～98％的基体和2～15％的粘结金属；所述基体包括W和钨丝，所述粘结金属包括Ni，以及Fe、Co、Cu中的一种或多种。在本发明中，在基体中加入钨丝，钨丝强化钨基合金，提高钨基合金的抗拉强度和抗冲击韧性。

技术领域

本发明涉及硬质合金技术领域，具体而言，涉及一种高密度钨合金及其制备方法。

背景技术

随着科技的进步，对高密度钨合金材料的强度、韧性、硬度等力学性能提出了越来越高的要求，为此国内外许多学者采用形变强化、细晶强化、固溶强化等手段进一步提高高密度钨合金的强度、韧性和硬度等力学性能。一般高密度钨合金抗拉强度(MPa)在750～950范围，冲击韧性(J/cm²)在50～120范围。为提高高密度钨合金的强度一般采用旋锻、轧制或者挤压的方式进行形变强化，但在提高合金强度的同时又降低了合金的韧性，并且形变强化的生产过程复杂，受产品尺寸规格和形状的限制。

高密度钨合金材料用于动能穿甲弹的芯杆，不仅需要具有高密度，还需要具有高强度和高韧性。

唐之潇在《浅谈钨丝增强块体非晶复合材料的研究进展》中综述了采用钨丝增强块体非晶复合材料的方法，采用这种技术设计、制备的非晶复合材料存在工艺复杂，钨丝与非晶块体材料界面的结合强度低，在高速冲击下钨丝与非晶基体易剥离，材料韧性差等问题。中国专利CN101956148A采用熔体加压渗铸法，将非晶合金基体直接注入到连续钨丝增强相预制体内，最后快淬成形，获得基体内同时含有外加连续纤维和内生球状增强相的高强韧非晶复合材料。该方法过程复杂，合金熔铸过程成分容易偏析，连续钨丝编制工艺繁复，最终制备的非晶复合材料中钨丝与非晶基体相容性不好易剥离，韧性很差易劈裂。中国专利CN1223693C公开了一种应用于核环境无钴高性能高比重钨合金及其制成的惯性件，采用钨纤维编织成三维网，复合在钨合金惯性件的外表面边缘以提高飞轮质量。该方法制备的钨合金惯性件，钨丝在惯性件边缘没有起到提高强度和韧性的作用，仅提高了飞轮质量。张林慧在其博士论文《钨丝网增韧钨基复合材料的制备与性能研究》中采用将钨丝编制成网，将钨丝网与钨粉混合放入装有石墨纸的石墨磨具用SPS烧结技术和热压烧结将混合物烧结成钨丝增韧增强纯钨复合材料,其性能与纯钨材料相比，具有更高的强度和更低的塑脆转变温度。该方法采用编制钨丝网强化纯钨材料，主要应用于核聚变面向等离子体第一壁候选材料。该方法编制钨丝网工艺复杂，烧结工艺不易控制，由于是固相烧结，W-W丝界面的复合相容性不好，材料在受到外力时，钨丝网与W金属界面容易发生滑动和剥离，起不到强化和增韧的效果。中国专利CN102717078A公开了一种高密度高性能钨合金旋锻棒工艺，通过淬火、旋锻、时效等工艺手段，提高了钨合金棒材的强度、硬度等性能。该方法工艺复杂，有噪音、烟尘等污染，对环境不友好，旋锻工艺能通过棒材形变使强度和硬度提高，但同时也会使冲击韧性下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高密度钨合金及其制备方法，其包括钨基合金和粘结金属，钨基合金中加入了钨丝，提高钨基合金的强度和韧性，使得钨基合金适用于制备穿甲弹芯。

本发明通过以下技术方案实现：

一种高密度钨合金，以质量分数计，包括85～98％的基体和2～15％的粘结金属；所述基体包括W和钨丝，所述粘结金属包括Ni，以及Fe、Co、Cu中的一种或多种。

在本发明中，在基体中加入钨丝，钨丝强化钨基合金，提高钨基合金的力学强度和抗冲击韧性。

进一步的，在所述基体中，所述钨丝的质量分数为0.05～30％。

进一步的，在所述基体中，所述钨丝的质量分数为15～30％。随着钨丝质量分数的增加，钨合金的抗拉强度和冲击韧性均有所提高，当钨丝的质量分数达到25％时，合金的抗拉强度和冲击韧性达到最大值，再随着钨质量分数的增加，合金的抗拉强度和冲击韧性呈下降趋势，因此，为保证钨基合金的抗拉强度和冲击韧性均较高，将钨丝的质量分数控制在15-30％。