CN114959334A - 一种提高钨合金材料硬度的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高钨合金材料硬度的制备方法,它涉及粉末冶金技术领域。其制备步骤为:称取钨粉、镍粉、铁粉、钴粉、锰粉,并加入球磨机中混合,使用全自动粉末成型机完成模压成形,得到压坯,采用双管式连续脱脂炉对压坯进行脱脂,得到毛坯,对脱脂完的毛坯采用连续式推杆炉进行烧结,并在真空炉中退火,得到钨合金材料。本发明操作简便,能有效提高钨合金材料的硬度,满足市场的需求,应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明涉及的是粉末冶金技术领域,具体涉及一种提高钨合金材料硬度的制备方法。
背景技术
目前,在粉末冶金领域,常规钨合金材料的HRC硬度一般为24-32。随着现代科技的发展,市场对钨合材料硬度提出了更高的要求,尤其在军事方面,为了提高毁伤穿透效果,对于钨合金产品的硬度要求更为苛刻。众多研究人员不断地寻求各种方法,通过锻造、轧制、热处理、加入其他合金元素等方法提高材料的硬度,在穿甲方面对于棒材通过锻造、热处理;块料、板材可以通过轧制和热处理来提高产品硬度,但此方法,工序过于复杂,成本较高。另外,还有学者通过加入化学元素Gr提高产品硬度,但对于材料的变形量有局限性。
为了解决上述问题,开发一种提高钨合金材料硬度的制备方法尤为必要。
发明内容
针对现有技术上存在的不足,本发明目的是在于提供一种提高钨合金材料硬度的制备方法,操作简便,能有效提高钨合金材料的硬度,制备的钨合金材料硬度可达到HRC≥32,易于推广使用。
为了实现上述目的,本发明是通过如下的技术方案来实现:一种提高钨合金材料硬度的制备方法,其步骤为:
(1)称取原材料:钨粉、镍粉、铁粉、钴粉、锰粉;
(2)混合:将钨粉、镍粉、铁粉、钴粉、锰粉加入球磨机中混合;
(3)成型:使用全自动粉末成型机通过模具完成模压成形,得到压坯;
(4)脱脂:采用双管式连续脱脂炉对压坯进行脱脂,得到毛坯;
(5)烧结:对脱脂完的毛坯采用连续式推杆炉进行烧结;
(6)真空退火:在真空炉中退火,得到高硬度的钨合金材料。
作为优选,所述的步骤(1)中钨粉的费氏粒度为2.0-4.0μm,镍粉的费氏粒度为2.0-4.0μm,铁粉费氏粒度为5.0-8.0μm,钴粉的费氏粒度为0.9-2.0μm。
作为优选,所述的步骤(2)中混合粉中钨粉的质量百分比含量为80.0-97.0%;镍粉与铁粉的质量百分比为Ni:Fe=(1.5-4):1;钴粉与镍粉的质量百分比为Co:Ni=(0.6-1.0):1;锰粉的质量百分比含量为0.02-0.06%。混合粉的球磨时间为6-22h,球料比为1.5:2。
作为优选,所述的步骤(3)中全自动粉末成型机可替换为冷等静压设备。
作为优选,所述的步骤(4)中的脱脂时间为60-120min。
作为优选,所述的步骤(5)中连续式推杆炉采用钼丝推杆炉;烧结温度为1400-1600℃,烧结时间为30-60min。
作为优选,所述的步骤(6)中真空炉的真空度<10-3,退火温度1150-1350℃,保温时间为3-10h。
本发明的有益效果:本方法操作简便,能有效提高钨合金材料的硬度,制备的钨合金材料硬度可达到HRC≥32,对钨合金任何形状的产品均适宜,满足市场的需求,应用前景广阔。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施方式,进一步阐述本发明。
本具体实施方式采用以下技术方案:一种提高钨合金材料硬度的制备方法,其步骤为:
(1)称取原材料:钨粉、镍粉、铁粉、钴粉、锰粉;
(2)混合:将钨粉、镍粉、铁粉、钴粉、锰粉加入球磨机中混合;
(3)成型:使用全自动粉末成型机或冷等静压设备,通过模具完成模压成形,得到压坯;
(4)脱脂:采用双管式连续脱脂炉对压坯进行脱脂,得到毛坯;
(5)烧结:对脱脂完的毛坯采用连续式推杆炉进行烧结;
(6)真空退火:在真空炉中退火,得到高硬度的钨合金材料。
值得注意的是,所述的步骤(1)中钨粉的费氏粒度为2.0-4.0μm,镍粉的费氏粒度为2.0-4.0μm,铁粉费氏粒度为5.0-8.0μm,钴粉的费氏粒度为0.9-2.0μm。所述的步骤(2)中混合粉中钨粉的质量百分比含量为80.0-97.0%;镍粉与铁粉的质量百分比为Ni:Fe=(1.5-4):1;钴粉与镍粉的质量百分比为Co:Ni=(0.6-1.0):1;锰粉的质量百分比含量为0.02-0.06%。该混合粉的球磨时间为6-22h,球料比为1.5:2。
值得注意的是,所述的步骤(4)中的脱脂时间为60-120min;所述的步骤(5)中连续式推杆炉采用钼丝推杆炉;烧结温度为1400-1600℃,烧结时间为30-60min。
此外,所述的步骤(6)中真空炉的真空度<10-3,退火温度1150-1350℃,保温时间为3-10h。
本具体实施方式采用混合-成型-脱脂-烧结-真空退火的工艺,首先按照比例称取钨、镍、铁、钴、锰等各原材料重量,加入球磨机中,按照规定时间出料,再将混合粉通过成形得到压坯,进行脱脂烧结;将脱脂完毛坯进行烧结和真空退火,得到硬度HRC≥32、变形量为5-35%的钨合金材料。
本具体实施方式通过加入合金元素Co,调整成份比例来提高合金硬度,在提高钨合金材料硬度的同时,钨合金材料的变形量可达到5-35%。在军事方面具有重要作用,具有很强的穿透性,杀伤力极强,对于毁伤目标比一般钨合金材料更有效果、更强。该方法对钨合金任何形状的产品均适宜,尤其在钨合金破片方面具有明显的优势,具有广阔的市场应用前景。
实施例1:一种提高钨合金材料硬度的制备方法,其步骤为:
(1)称取原材料:钨粉、镍粉、铁粉、钴粉、锰粉,其中钨粉的费氏粒度为2.0μm,镍粉的费氏粒度为2.5μm,铁粉费氏粒度为6.0μm,钴粉的费氏粒度为1.5μm;
(2)混合:将钨粉、镍粉、铁粉、钴粉、锰粉加入球磨机中混合6h,混合粉中钨粉的质量百分比为92%,Ni:Fe=4:1;Co:Ni=0.6:1,锰粉的质量百分比为0.05%;
(3)成型:使用全自动粉末成型机完成模压成形,得到压坯;
(4)脱脂:采用双管式连续脱脂炉对压坯进行脱脂,脱脂时间为120min,得到毛坯;
(5)烧结:对脱脂完的毛坯采用连续式推杆炉进行烧结,烧结温度为1490℃,烧结时间为60min;
(6)真空退火:在真空度<10-з的真空炉中退火,退火温度1300℃,保温时间为4h,得到HRC为32-34、变形量为20-35%的钨合金毛坯球。
实施例2:一种提高钨合金材料硬度的制备方法,其步骤为:
(1)称取原材料:钨粉、镍粉、铁粉、钴粉、锰粉,其中钨粉的费氏粒度为3.0μm,镍粉的费氏粒度为3.5μm,铁粉费氏粒度为5.5μm,钴粉的费氏粒度为2.0μm;
(2)混合:将钨粉、镍粉、铁粉、钴粉、锰粉加入球磨机中混合12h,混合粉中钨粉的质量百分比为92.5%,Ni:Fe=2:1;Co:Ni=0.7:1,锰粉的质量百分比为0.05%;
(3)成型:使用全自动粉末成型机完成模压成形,得到压坯;
(4)脱脂:采用双管式连续脱脂炉对压坯进行脱脂,脱脂时间为120min,得到毛坯;
(5)烧结:对脱脂完的毛坯采用连续式推杆炉进行烧结,烧结温度为1485℃,烧结时间为60min;
(6)真空退火:在真空度<10-з的真空炉中退火,退火温度1250℃,保温时间为6h,得到HRC为34-37、变形量为10-20%的钨合金毛坯球。
实施例3:一种提高钨合金材料硬度的制备方法,其步骤为:
(1)称取原材料:钨粉、镍粉、铁粉、钴粉、锰粉,其中钨粉的费氏粒度为4.0μm,镍粉的费氏粒度为2.0μm,铁粉费氏粒度为6.6μm,钴粉的费氏粒度为1.0μm;
(2)混合:将钨粉、镍粉、铁粉、钴粉、锰粉加入球磨机中混合22h,混合粉中钨粉的质量百分比为93%,Ni:Fe=2:1;Co:Ni=0.8:1,锰粉的质量百分比为0.05%;
(3)成型:使用全自动粉末成型机完成模压成形,得到压坯;
(4)脱脂:采用双管式连续脱脂炉对压坯进行脱脂,脱脂时间为120min,得到毛坯;
(5)烧结:对脱脂完的毛坯采用连续式推杆炉进行烧结,烧结温度为1495℃,烧结时间为60min;
(6)真空退火:在真空度<10-з的真空炉中退火,退火温度1200℃,保温时间为3h,得到HRC为37-39、变形量为5-10%的钨合金毛坯球。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种提高钨合金材料硬度的制备方法,其特征在于,其步骤为:
(1)称取原材料:钨粉、镍粉、铁粉、钴粉、锰粉;
(2)混合:将钨粉、镍粉、铁粉、钴粉、锰粉加入球磨机中混合;
(3)成型:使用全自动粉末成型机通过模具完成模压成形,得到压坯;
(4)脱脂:采用双管式连续脱脂炉对压坯进行脱脂,得到毛坯;
(5)烧结:对脱脂完的毛坯采用连续式推杆炉进行烧结;
(6)真空退火:在真空炉中退火,得到钨合金材料。
2.根据权利要求1所述的一种提高钨合金材料硬度的制备方法,其特征在于,所述的步骤(1)中钨粉的费氏粒度为2.0-4.0μm,镍粉的费氏粒度为2.0-4.0μm,铁粉费氏粒度为5.0-8.0μm,钴粉的费氏粒度为0.9-2.0μm。
3.根据权利要求1所述的一种提高钨合金材料硬度的制备方法,其特征在于,所述的步骤(2)中混合粉中钨粉的质量百分比含量为80.0-97.0%;镍粉与铁粉的质量百分比为Ni:Fe=(1.5-4):1;钴粉与镍粉的质量百分比为Co:Ni=(0.6-1.0):1;锰粉的质量百分比含量为0.02-0.06%。
4.根据权利要求1所述的一种提高钨合金材料硬度的制备方法,其特征在于,所述的步骤(2)中混合粉的球磨时间为6-22h,球料比为1.5:2。
5.根据权利要求1所述的一种提高钨合金材料硬度的制备方法,其特征在于,所述的步骤(3)中全自动粉末成型机可替换为冷等静压设备。
6.根据权利要求1所述的一种提高钨合金材料硬度的制备方法,其特征在于,所述的步骤(4)中的脱脂时间为60-120min。
7.根据权利要求1所述的一种提高钨合金材料硬度的制备方法,其特征在于,所述的步骤(5)中烧结温度为1400-1600℃,烧结时间为30-60min。
8.根据权利要求1所述的一种提高钨合金材料硬度的制备方法,其特征在于,所述的步骤(5)中连续式推杆炉采用钼丝推杆炉。
9.根据权利要求1所述的一种提高钨合金材料硬度的制备方法,其特征在于,所述的步骤(6)中真空炉的真空度<10-3,退火温度1150-1350℃,保温时间为3-10h。
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