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一種W?WC?TiC?Hf?Co合金棒材及其制備方法與流程

文檔序號:12645961閱讀:262來源:國知局

本發明涉及的是合金材料制備技術領域,具體涉及一種W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材及其制備方法。



背景技術:

難熔金屬鎢合金具有密度高、強度高等一系列優異的力學性能,在國防軍工、航空航天、電子信息、能源、冶金和機械加工工業等領域中具有十分廣泛的用途,在國民經濟中占有重要的地位。高密度鎢合金一般是指W-WC-TiC、W-WC-Cu、W-Cu合金體系,其含鎢量為85%-99%,這些合金的共同特點是密度高(16.5-19.0g/cm3)、熱膨脹系數小、抗蝕性和抗氧化性能好、導電導熱性能好,而且有的合金還具有強度高、延性好、抗沖擊韌性好等其他諸多優異性能,因此該類鎢合金在尖端科學領域、國防工業和民用工業都得到了非常廣泛的應用,如用于陀螺轉子及飛機上的配重和減震材料、穿甲彈彈芯和子母彈、防X射線屏蔽材料、手機上的高密度合金振子、電熱鐓粗砧塊和電極材料等。

隨著科學技術日新月異的發展與更新換代,對材料的要求愈來愈高,與之相適應,采用新的技術和新型材料是研究發展新型高性能多功能鎢合金材料的發展方向,在新一代集成電路中,由于布線越來越細(目前已達0.2μm),散熱和耐溫的需要都將擴大對鎢基板材的需求,此外金屬化封裝也將向難熔材料發展。因此,高密度鎢合金及復合材料在結構和功能材料應用領域中的重要性已越發突出,其應用潛力越來越大。因而該類合金材料受到了世界各國的高度重視,已成為材料科學界最為活躍的研究領域之一。然而,傳統的鎢合金由于受自身缺陷和制備工藝的限制,無法大幅提高其綜合力學性能。基于此,設計一種W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材尤為必要。



技術實現要素:

針對現有技術上存在的不足,本發明目的是在于提供一種W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材及其制備方法,該W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材具有高硬度、高強度以及優異的綜合力學性能,在航空航天領域、國防工業、電子信息、能源和動力機械等領域有廣泛的應用前景。

為了實現上述目的,本發明是通過如下的技術方案來實現:一種W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材,由以下質量百分比的成分組成:WC 1%-5%、TiC 2%-8%、Hf 1%-5%、Co 1%-5%,余量為W和不可避免的雜質。

作為優選,所述的W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材,由以下質量百分比的成分組成:WC 2%-4%、TiC 3%-7%、Hf 2%-4%、Co 2%-4%,余量為W和不可避免的雜質。

作為優選,所述的W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材,由以下質量百分比的成分組成:WC 3%、TiC 5%、Hf 3%、Co 3%,余量為W和不可避免的雜質。

一種W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材的制備方法,其制備步驟為:

(1)采用濕法球磨的方法將碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉混合均勻,真空烘干后得到混合粉末;

(2)將步驟(1)中所述混合粉末壓制成型,得到坯料,然后將所述坯料置于真空燒結爐中,在真空度不大于5×10-2Pa,溫度為1200℃-1500℃的條件下保溫2h-3h進行燒結處理,隨爐冷卻后得到燒結體;

(3)將步驟(2)中所述燒結體置于電子束熔煉爐中,在真空度不大于1×10-2Pa的條件下電子束熔煉2-5次,自然冷卻后進行扒皮處理,得到鑄錠;所述電子束熔煉的電流為3A-5A,所述電子束熔煉的電壓為70kV-90kV;

(4)將步驟(3)中所述鑄錠在溫度為1300℃-1500℃,擠壓比為4-6的條件下進行擠壓,自然冷卻后進行扒皮處理,得到半成品棒坯;

(5)將步驟(4)中所述半成品棒坯在擠壓溫度為1200℃-1400℃,擠壓比為4-6的條件下進行擠壓,自然冷卻后進行扒皮處理,得到W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材。

作為優選,所述的步驟(1)中的碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉的質量純度均不小于99%;所述碳化鎢粉的粒徑不大于20μm,所述碳化鈦粉的粒徑不大于10μm,所述鉿粉和鈷粉的粒徑均不大于50μm,所述鎢粉的粒徑不大于30μm。

作為優選,所述的步驟(1)中濕法球磨的過程中采用無水乙醇為分散劑,所述無水乙醇的體積為碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉質量之和的1-4倍,其中體積的單位為mL,質量的單位g;濕法球磨的速率為300rpm-400rpm,球料比為(1-5):1,球磨時間3h-7h。

作為優選,所述的步驟(4)中擠壓溫度為1350℃-1450℃,擠壓比為4.5-5.5。

作為優選,所述的步驟(5)中擠壓溫度為1250℃-1350℃,擠壓比為4.5-5.5。

本發明的有益效果:(1)采用電子束熔煉的工藝過程制備W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材,具有純度高、氧含量低等優點,有利于改善材料的室溫塑性。

(2)在W-WC合金材料中添加TiC提高了材料的室溫和高溫強度;加入Co元素提高了材料的室溫塑性。

(3)由于Hf元素與O元素有很高的親和力,將Hf元素添加到W-WC-TiC-Hf-Co合金中,一方面降低了O元素在基體中的含量,減少了O在晶界處的偏聚,使晶界結合力增強,改善了合金的塑性;另一方面,Hf元素與氧形成HfO顆粒,HfO顆粒均勻分布基體中,有利于改善合金的室溫和高溫強度。

(4)通過二次擠壓工藝過程制備W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材,一方面減少了擠壓溫度和擠壓比,降低了對擠壓設備的要求;另一方面,破碎和細化了組織,并且使細小的W顆粒和陶瓷相均勻分布在Co粘結相中,這種理想的微觀組織使得W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材具有良好的室溫塑性,有利于材料的加工成形。

(5)采用多成分機械合金化+電子束熔煉+二次擠壓工藝過程制備W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材,所制備的W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材的洛氏硬度(HRC)為65-74,氧含量為59ppm-87ppm,室溫抗拉強度為1270MPa-1530MPa、延伸率為17%-25%,1500℃的抗拉強度為137MPa-215MPa,由此證明該W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材具有高硬度、高強度以及優異的綜合力學性能,在航空航天領域、國防工業、電子信息、能源和動力機械等領域有廣泛的應用前景。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式來詳細說明本發明;

圖1為本發明實施例1制備的W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材的顯微組織圖。

具體實施方式

為使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解,下面結合具體實施方式,進一步闡述本發明。

參照圖1,本具體實施方式采用以下技術方案:一種W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材,由以下質量百分比的成分組成:WC 1%-5%、TiC 2%-8%、Hf 1%-5%、Co 1%-5%,余量為W和不可避免的雜質。

一種W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材的制備方法,其制備步驟為:

(1)采用濕法球磨的方法將碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉混合均勻,真空烘干后得到混合粉末;

(2)將步驟(1)中所述混合粉末壓制成型,得到坯料,然后將所述坯料置于真空燒結爐中,在真空度不大于5×10-2Pa,溫度為1200℃-1500℃的條件下保溫2h-3h進行燒結處理,隨爐冷卻后得到燒結體;

(3)將步驟(2)中所述燒結體置于電子束熔煉爐中,在真空度不大于1×10-2Pa的條件下電子束熔煉2-5次,自然冷卻后進行扒皮處理,得到鑄錠;所述電子束熔煉的電流為3A-5A,所述電子束熔煉的電壓為70kV-90kV;

(4)將步驟(3)中所述鑄錠在溫度為1300℃-1500℃,擠壓比為4-6的條件下進行擠壓,自然冷卻后進行扒皮處理,得到半成品棒坯;

(5)將步驟(4)中所述半成品棒坯在擠壓溫度為1200℃-1400℃,擠壓比為4-6的條件下進行擠壓,自然冷卻后進行扒皮處理,得到W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材。

值得注意的是,所述的步驟(1)中的碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉的質量純度均不小于99%;所述碳化鎢粉的粒徑不大于20μm,所述碳化鈦粉的粒徑不大于10μm,所述鉿粉和鈷粉的粒徑均不大于50μm,所述鎢粉的粒徑不大于30μm。

值得注意的是,所述的步驟(1)中濕法球磨的過程中采用無水乙醇為分散劑,所述無水乙醇的體積為碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉質量之和的1-4倍,其中體積的單位為mL,質量的單位g;濕法球磨的速率為300rpm-400rpm,球料比為(1-5):1,球磨時間3h-7h。

此外,所述的步驟(4)中擠壓溫度為1350℃-1450℃,擠壓比為4.5-5.5;步驟(5)中擠壓溫度為1250℃-1350℃,擠壓比為4.5-5.5。

本具體實施方式通過先進技術,使鎢合金材料不但保留自身諸如高熔點、耐腐蝕等優良性能,而且要大幅度提高綜合力學性能,使其在航空航天領域、國防工業、電子信息、能源和動力機械等領域有廣泛的應用前景。

實施例1:一種W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材,由以下質量百分比的成分組成:WC 3%,TiC 5%,Hf 3%,Co 3%,余量為W和不可避免的雜質。

本實施例W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材的制備方法包括以下步驟:

(1)將碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉置于球磨機中,以無水乙醇為分散劑,在轉速為350rpm,球料比為3:1的條件下濕法球磨5h,球磨后在真空條件下烘干,得到混合粉末;所述無水乙醇的體積為碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉質量之和的2.5倍,其中體積的單位為mL,質量的單位g,所述碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉的質量純度均不小于99%,所述碳化鎢粉的粒徑不大于20μm,所述碳化鈦粉的粒徑不大于10μm,所述鉿粉和鈷粉的粒徑均不大于50μm,所述鎢粉的粒徑不大于30μm;

(2)將步驟(1)中所述混合粉末壓制成型,得到坯料,然后將所述坯料置于真空燒結爐中,在真空度不大于5×10-2Pa的條件下進行燒結處理,隨爐冷卻后得到燒結體;所述燒結處理的溫度為1350℃,保溫時間為2.5h;

(3)將步驟(2)中所述燒結體置于電子束熔煉爐中,在真空度不大于1×10-2Pa的條件下電子束熔煉3次,自然冷卻后進行扒皮處理,得到鑄錠;所述電子束熔煉的熔煉電流為4A,熔煉電壓為80kV;

(4)將步驟(3)中所鑄錠在擠壓溫度為1400℃,擠壓比為5的條件下進行擠壓,自然冷卻后進行扒皮處理,得到半成品棒坯;

(5)將步驟(4)中所述的W-WC-TiC-Hf-Co合金半成品棒坯在擠壓溫度為1300℃,擠壓比為5的條件下進行擠壓,自然冷卻后進行扒皮處理,得到W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材。

本實施例制備的W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材的顯微組織如圖1所示。從圖1中可以看出,W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材的顯微組織的基體由細小的W顆粒和粘結相Co組成,WC和TiC陶瓷相均勻分布在基體中。微觀組織中沒有觀察到可見的空洞、微裂紋等缺陷,這是由于采用二次熱擠壓工藝不但消除了W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材的內部缺陷,同時使材料進一步致密化,并且使微觀組織更加均勻;均勻分布的WC和TiC陶瓷強化相大大提高了W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材的室溫和高溫強度;采用二次熱擠壓工藝使得塑性較好的Co形成連續分布的組織,這種組織使得W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材具有良好的室溫塑性;Hf元素與基體中的O形成HfO,降低O在基體中的含量。由于O元素會惡化材料的綜合力學性能,因此,Hf元素減少了O在晶界處的偏聚,使晶界結合力增強,改善了合金的塑性,同時HfO均勻分布在基體中,有利于提高W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材的室溫和高溫力學性能。

本實施例制備的W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材具有高硬度、高強度以及優異的綜合力學性能等特點,洛氏硬度(HRC)為74,氧含量為59ppm,室溫抗拉強度為1530MPa、延伸率為25%,1500℃的抗拉強度為215MPa。

實施例2:一種W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材,由以下質量百分比的成分組成:WC 1%,TiC 2%,Hf 1%,Co 1%,余量為W和不可避免的雜質。

本實施例W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材的制備方法包括以下步驟:

(1)將碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉置于球磨機中,以無水乙醇為分散劑,在轉速為350rpm,球料比為3:1的條件下濕法球磨5h,球磨后在真空條件下烘干,得到混合粉末;所述無水乙醇的體積為碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉質量之和的2.5倍,其中體積的單位為mL,質量的單位g,所述碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉的質量純度均不小于99%,所述碳化鎢粉的粒徑不大于20μm,所述碳化鈦粉的粒徑不大于10μm,所述鉿粉和鈷粉的粒徑均不大于50μm,所述鎢粉的粒徑不大于30μm;

(2)將步驟(1)中所述混合粉末壓制成型,得到坯料,然后將所述坯料置于真空燒結爐中,在真空度不大于5×10-2Pa的條件下進行燒結處理,隨爐冷卻后得到燒結體;所述燒結處理的溫度為1350℃,保溫時間為2.5h;

(3)將步驟(2)中所述燒結體置于電子束熔煉爐中,在真空度不大于1×10-2Pa的條件下電子束熔煉3次,自然冷卻后進行扒皮處理,得到鑄錠;所述電子束熔煉的熔煉電流為4A,熔煉電壓為80kV;

(4)將步驟(3)中所鑄錠在擠壓溫度為1400℃,擠壓比為5的條件下進行擠壓,自然冷卻后進行扒皮處理,得到半成品棒坯;

(5)將步驟(4)中所述的W-WC-TiC-Hf-Co合金半成品棒坯在擠壓溫度為1300℃,擠壓比為5的條件下進行擠壓,自然冷卻后進行扒皮處理,得到W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材。

本實施例制備的W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材具有高硬度、高強度以及優異的綜合力學性能等特點,洛氏硬度(HRC)為65,氧含量為87ppm,室溫抗拉強度為1270MPaMPa、延伸率為17%,1500℃的抗拉強度為137MPa。

實施例3:一種W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材,由以下質量百分比的成分組成:WC 5%,TiC 8%,Hf 5%,Co 5%,余量為W和不可避免的雜質。

本實施例W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材的制備方法包括以下步驟:

(1)將碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉置于球磨機中,以無水乙醇為分散劑,在轉速為350rpm,球料比為3:1的條件下濕法球磨5h,球磨后在真空條件下烘干,得到混合粉末;所述無水乙醇的體積為碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉質量之和的2.5倍,其中體積的單位為mL,質量的單位g,所述碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉的質量純度均不小于99%,所述碳化鎢粉的粒徑不大于20μm,所述碳化鈦粉的粒徑不大于10μm,所述鉿粉和鈷粉的粒徑均不大于50μm,所述鎢粉的粒徑不大于30μm;

(2)將步驟(1)中所述混合粉末壓制成型,得到坯料,然后將所述坯料置于真空燒結爐中,在真空度不大于5×10-2Pa的條件下進行燒結處理,隨爐冷卻后得到燒結體;所述燒結處理的溫度為1350℃,保溫時間為2.5h;

(3)將步驟(2)中所述燒結體置于電子束熔煉爐中,在真空度不大于1×10-2Pa的條件下電子束熔煉3次,自然冷卻后進行扒皮處理,得到鑄錠;所述電子束熔煉的熔煉電流為4A,熔煉電壓為80kV;

(4)將步驟(3中所鑄錠在擠壓溫度為1400℃,擠壓比為5的條件下進行擠壓,自然冷卻后進行扒皮處理,得到半成品棒坯;

(5)將步驟(4)中所述的W-WC-TiC-Hf-Co合金半成品棒坯在擠壓溫度為1300℃,擠壓比為5的條件下進行擠壓,自然冷卻后進行扒皮處理,得到W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材。

本實施例制備的W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材具有高硬度、高強度以及優異的綜合力學性能等特點,洛氏硬度(HRC)為69,氧含量為72ppm,室溫抗拉強度為1470MPa、延伸率為19%,1500℃的抗拉強度為189MPa。

實施例4:一種W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材,由以下質量百分比的成分組成:WC 2%,TiC 3%,Hf 2%,Co 2%,余量為W和不可避免的雜質。

本實施例W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材的制備方法包括以下步驟:

(1)將碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉置于球磨機中,以無水乙醇為分散劑,在轉速為300rpm,球料比為1:1的條件下濕法球磨3h,球磨后在真空條件下烘干,得到混合粉末;所述無水乙醇的體積為碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉質量之和的1倍,其中體積的單位為mL,質量的單位g,所述碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉的質量純度均不小于99%,所述碳化鎢粉的粒徑不大于20μm,所述碳化鈦粉的粒徑不大于10μm,所述鉿粉和鈷粉的粒徑均不大于50μm,所述鎢粉的粒徑不大于30μm;

(2)將步驟(1)所述混合粉末壓制成型,得到坯料,然后將所述坯料置于真空燒結爐中,在真空度不大于5×10-2Pa的條件下進行燒結處理,隨爐冷卻后得到燒結體;所述燒結處理的溫度為1200℃,保溫時間為2h;

(3)將步驟(2)中所述燒結體置于電子束熔煉爐中,在真空度不大于1×10-2Pa的條件下電子束熔煉2次,自然冷卻后進行扒皮處理,得到鑄錠;所述電子束熔煉的熔煉電流為3A,熔煉電壓為70kV;

(4)將步驟(3)中所鑄錠在擠壓溫度為1300℃,擠壓比為4的條件下進行擠壓,自然冷卻后進行扒皮處理,得到半成品棒坯;

(5)將步驟(4)中所述的W-WC-TiC-Hf-Co合金半成品棒坯在擠壓溫度為1200℃,擠壓比為4的條件下進行擠壓,自然冷卻后進行扒皮處理,得到W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材。

本實施例制備的W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材具有高硬度、高強度以及優異的綜合力學性能等特點,洛氏硬度(HRC)為71,氧含量為62ppm,室溫抗拉強度為1490MPa、延伸率為23%,1500℃的抗拉強度為210MPa。

實施例5:一種W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材,由以下質量百分比的成分組成:WC 4%,TiC 7%,Hf 4%,Co 4%,余量為W和不可避免的雜質。

本實施例W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材的制備方法包括以下步驟:

(1)將碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉置于球磨機中,以無水乙醇為分散劑,在轉速為400rpm,球料比為5:1的條件下濕法球磨3h,球磨后在真空條件下烘干,得到混合粉末;所述無水乙醇的體積為碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉質量之和的4倍,其中體積的單位為mL,質量的單位g,所述碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉的質量純度均不小于99%,所述碳化鎢粉的粒徑不大于20μm,所述碳化鈦粉的粒徑不大于10μm,所述鉿粉和鈷粉的粒徑均不大于50μm,所述鎢粉的粒徑不大于30μm;

(2)將步驟(1)所述混合粉末壓制成型,得到坯料,然后將所述坯料置于真空燒結爐中,在真空度不大于5×10-2Pa的條件下進行燒結處理,隨爐冷卻后得到燒結體;所述燒結處理的溫度為1500℃,保溫時間為2h;

(3)將步驟(2)中所述燒結體置于電子束熔煉爐中,在真空度不大于1×10-2Pa的條件下電子束熔煉5次,自然冷卻后進行扒皮處理,得到鑄錠;所述電子束熔煉的熔煉電流為5A,熔煉電壓為90kV;

(4)將步驟(3)中所鑄錠在擠壓溫度為1500℃,擠壓比為6的條件下進行擠壓,自然冷卻后進行扒皮處理,得到半成品棒坯;

(5)將步驟(4)中所述的W-WC-TiC-Hf-Co合金半成品棒坯在擠壓溫度為1400℃,擠壓比為6的條件下進行擠壓,自然冷卻后進行扒皮處理,得到W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材。

本實施例制備的W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材具有高硬度、高強度以及優異的綜合力學性能等特點,洛氏硬度(HRC)為69,氧含量為83ppm,室溫抗拉強度為1520MPa、延伸率為21%,1500℃的抗拉強度為201MPa。

實施例6:一種W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材,由以下質量百分比的成分組成:WC 1%,TiC 2%,Hf 5%,Co 5%,余量為W和不可避免的雜質。

本實施例W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材的制備方法包括以下步驟:

(1)將碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉置于球磨機中,以無水乙醇為分散劑,在轉速為400rpm,球料比為5:1的條件下濕法球磨3h,球磨后在真空條件下烘干,得到混合粉末;所述無水乙醇的體積為碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉質量之和的4倍,其中體積的單位為mL,質量的單位g,所述碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉的質量純度均不小于99%,所述碳化鎢粉的粒徑不大于20μm,所述碳化鈦粉的粒徑不大于10μm,所述鉿粉和鈷粉的粒徑均不大于50μm,所述鎢粉的粒徑不大于30μm;

(2)將步驟(1)所述混合粉末壓制成型,得到坯料,然后將所述坯料置于真空燒結爐中,在真空度不大于5×10-2Pa的條件下進行燒結處理,隨爐冷卻后得到燒結體;所述燒結處理的溫度為1500℃,保溫時間為2h;

(3)將步驟(2)中所述燒結體置于電子束熔煉爐中,在真空度不大于1×10-2Pa的條件下電子束熔煉5次,自然冷卻后進行扒皮處理,得到鑄錠;所述電子束熔煉的熔煉電流為5A,熔煉電壓為90kV;

(4)將步驟(3)中所鑄錠在擠壓溫度為1500℃,擠壓比為6的條件下進行擠壓,自然冷卻后進行扒皮處理,得到半成品棒坯;

(5)將步驟(4)中所述的W-WC-TiC-Hf-Co合金半成品棒坯在擠壓溫度為1400℃,擠壓比為6的條件下進行擠壓,自然冷卻后進行扒皮處理,得到W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材。

本實施例制備的W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材具有高硬度、高強度以及優異的綜合力學性能等特點,洛氏硬度(HRC)為67,氧含量為62ppm,室溫抗拉強度為1310MPa、延伸率為19%,1500℃的抗拉強度為149MPa。

實施例7:一種W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材,由以下質量百分比的成分組成:WC 5%,TiC 8%,Hf 1%,Co 1%,余量為W和不可避免的雜質。

本實施例W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材的制備方法包括以下步驟:

(1)將碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉置于球磨機中,以無水乙醇為分散劑,在轉速為400rpm,球料比為5:1的條件下濕法球磨3h,球磨后在真空條件下烘干,得到混合粉末;所述無水乙醇的體積為碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉質量之和的4倍,其中體積的單位為mL,質量的單位g,所述碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉的質量純度均不小于99%,所述碳化鎢粉的粒徑不大于20μm,所述碳化鈦粉的粒徑不大于10μm,所述鉿粉和鈷粉的粒徑均不大于50μm,所述鎢粉的粒徑不大于30μm;

(2)將步驟(1)所述混合粉末壓制成型,得到坯料,然后將所述坯料置于真空燒結爐中,在真空度不大于5×10-2Pa的條件下進行燒結處理,隨爐冷卻后得到燒結體;所述燒結處理的溫度為1500℃,保溫時間為2h;

(3)將步驟(2)中所述燒結體置于電子束熔煉爐中,在真空度不大于1×10-2Pa的條件下電子束熔煉5次,自然冷卻后進行扒皮處理,得到鑄錠;所述電子束熔煉的熔煉電流為5A,熔煉電壓為90kV;

(4)將步驟(3)中所鑄錠在擠壓溫度為1500℃,擠壓比為6的條件下進行擠壓,自然冷卻后進行扒皮處理,得到半成品棒坯;

(5)將步驟(4)中所述的W-WC-TiC-Hf-Co合金半成品棒坯在擠壓溫度為1400℃,擠壓比為6的條件下進行擠壓,自然冷卻后進行扒皮處理,得到W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材。

本實施例制備的W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材具有高硬度、高強度以及優異的綜合力學性能等特點,洛氏硬度(HRC)為74,氧含量為83ppm,室溫抗拉強度為1500MPa、延伸率為23%,1500℃的抗拉強度為198MPa。

實施例8:一種W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材,由以下質量百分比的成分組成:WC 3%,TiC 5%,Hf 3%,Co 3%,余量為W和不可避免的雜質。

本實施例W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材的制備方法包括以下步驟:

(1)將碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉置于球磨機中,以無水乙醇為分散劑,在轉速為350rpm,球料比為3:1的條件下濕法球磨5h,球磨后在真空條件下烘干,得到混合粉末;所述無水乙醇的體積為碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉質量之和的2.5倍,其中體積的單位為mL,質量的單位g,所述碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉的質量純度均不小于99%,所述碳化鎢粉的粒徑不大于20μm,所述碳化鈦粉的粒徑不大于10μm,所述鉿粉和鈷粉的粒徑均不大于50μm,所述鎢粉的粒徑不大于30μm;

(2)將步驟(1)所述混合粉末壓制成型,得到坯料,然后將所述坯料置于真空燒結爐中,在真空度不大于5×10-2Pa的條件下進行燒結處理,隨爐冷卻后得到燒結體;所述燒結處理的溫度為1350℃,保溫時間為2.5h;

(3)將步驟(2)中所述燒結體置于電子束熔煉爐中,在真空度不大于1×10-2Pa的條件下電子束熔煉5次,自然冷卻后進行扒皮處理,得到鑄錠;所述電子束熔煉的熔煉電流為5A,熔煉電壓為90kV;

(4)將步驟(3)中所鑄錠在擠壓溫度為1350℃,擠壓比為4.5的條件下進行擠壓,自然冷卻后進行扒皮處理,得到半成品棒坯;

(5)將步驟(4)中所述的W-WC-TiC-Hf-Co合金半成品棒坯在擠壓溫度為1250℃,擠壓比為4.5的條件下進行擠壓,自然冷卻后進行扒皮處理,得到W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材。

本實施例制備的W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材具有高硬度、高強度以及優異的綜合力學性能等特點,洛氏硬度(HRC)為71,氧含量為80ppm,室溫抗拉強度為1450MPa、延伸率為20%,1500℃的抗拉強度為179MPa。

實施例9:一種W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材,由以下質量百分比的成分組成:WC 3%,TiC 5%,Hf 3%,Co 3%,余量為W和不可避免的雜質。

本實施例W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材的制備方法包括以下步驟:

(1)將碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉置于球磨機中,以無水乙醇為分散劑,在轉速為350rpm,球料比為3:1的條件下濕法球磨5h,球磨后在真空條件下烘干,得到混合粉末;所述無水乙醇的體積為碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉質量之和的2.5倍,其中體積的單位為mL,質量的單位g,所述碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉的質量純度均不小于99%,所述碳化鎢粉的粒徑不大于20μm,所述碳化鈦粉的粒徑不大于10μm,所述鉿粉和鈷粉的粒徑均不大于50μm,所述鎢粉的粒徑不大于30μm;

(2)將步驟(1)所述混合粉末壓制成型,得到坯料,然后將所述坯料置于真空燒結爐中,在真空度不大于5×10-2Pa的條件下進行燒結處理,隨爐冷卻后得到燒結體;所述燒結處理的溫度為1350℃,保溫時間為2.5h;

(3)將步驟(2)中所述燒結體置于電子束熔煉爐中,在真空度不大于1×10-2Pa的條件下電子束熔煉5次,自然冷卻后進行扒皮處理,得到鑄錠;所述電子束熔煉的熔煉電流為5A,熔煉電壓為90kV;

(4)將步驟(3)中所鑄錠在擠壓溫度為1450℃,擠壓比為5.5的條件下進行擠壓,自然冷卻后進行扒皮處理,得到半成品棒坯;

(5)將步驟(4)中所述的W-WC-TiC-Hf-Co合金半成品棒坯在擠壓溫度為1350℃,擠壓比為5.5的條件下進行擠壓,自然冷卻后進行扒皮處理,得到W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材。

本實施例制備的W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材具有高硬度、高強度以及優異的綜合力學性能等特點,洛氏硬度(HRC)為70,氧含量為65ppm,室溫抗拉強度為1430MPa、延伸率為23%,1500℃的抗拉強度為175MPa。

實施例10:一種W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材,由以下質量百分比的成分組成:WC 1%,TiC 2%,Hf 1%,Co 1%,余量為W和不可避免的雜質。

本實施例W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材的制備方法包括以下步驟:

(1)將碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉置于球磨機中,以無水乙醇為分散劑,在轉速為350rpm,球料比為3:1的條件下濕法球磨5h,球磨后在真空條件下烘干,得到混合粉末;所述無水乙醇的體積為碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉質量之和的2.5倍,其中體積的單位為mL,質量的單位g,所述碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉的質量純度均不小于99%,所述碳化鎢粉的粒徑不大于20μm,所述碳化鈦粉的粒徑不大于10μm,所述鉿粉和鈷粉的粒徑均不大于50μm,所述鎢粉的粒徑不大于30μm;

(2)將步驟(1)所述混合粉末壓制成型,得到坯料,然后將所述坯料置于真空燒結爐中,在真空度不大于5×10-2Pa的條件下進行燒結處理,隨爐冷卻后得到燒結體;所述燒結處理的溫度為1350℃,保溫時間為2.5h;

(3)將步驟(2)中所述燒結體置于電子束熔煉爐中,在真空度不大于1×10-2Pa的條件下電子束熔煉5次,自然冷卻后進行扒皮處理,得到鑄錠;所述電子束熔煉的熔煉電流為5A,熔煉電壓為90kV;

(4)將步驟(3)中所鑄錠在擠壓溫度為1450℃,擠壓比為5.5的條件下進行擠壓,自然冷卻后進行扒皮處理,得到半成品棒坯;

(5)將步驟(4)中所述的W-WC-TiC-Hf-Co合金半成品棒坯在擠壓溫度為1350℃,擠壓比為5.5的條件下進行擠壓,自然冷卻后進行扒皮處理,得到W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材。

本實施例制備的W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材具有高硬度、高強度以及優異的綜合力學性能等特點,洛氏硬度(HRC)為65,氧含量為87ppm,室溫抗拉強度為1270MPa、延伸率為25%,1500℃的抗拉強度為137MPa。

實施例11:一種W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材,由以下質量百分比的成分組成:WC 5%,TiC 8%,Hf 5%,Co 5%,余量為W和不可避免的雜質。

本實施例W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材的制備方法包括以下步驟:

(1)將碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉置于球磨機中,以無水乙醇為分散劑,在轉速為350rpm,球料比為3:1的條件下濕法球磨5h,球磨后在真空條件下烘干,得到混合粉末;所述無水乙醇的體積為碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉質量之和的2.5倍,其中體積的單位為mL,質量的單位g,所述碳化鎢粉、碳化鈦粉、鉿粉、鈷粉和鎢粉的質量純度均不小于99%,所述碳化鎢粉的粒徑不大于20μm,所述碳化鈦粉的粒徑不大于10μm,所述鉿粉和鈷粉的粒徑均不大于50μm,所述鎢粉的粒徑不大于30μm;

(2)將步驟(1)所述混合粉末壓制成型,得到坯料,然后將所述坯料置于真空燒結爐中,在真空度不大于5×10-2Pa的條件下進行燒結處理,隨爐冷卻后得到燒結體;所述燒結處理的溫度為1350℃,保溫時間為2.5h;

(3)將步驟(2)中所述燒結體置于電子束熔煉爐中,在真空度不大于1×10-2Pa的條件下電子束熔煉5次,自然冷卻后進行扒皮處理,得到鑄錠;所述電子束熔煉的熔煉電流為5A,熔煉電壓為90kV;

(4)將步驟(3)中所鑄錠在擠壓溫度為1450℃,擠壓比為5.5的條件下進行擠壓,自然冷卻后進行扒皮處理,得到半成品棒坯;

(5)將步驟(4)中所述的W-WC-TiC-Hf-Co合金半成品棒坯在擠壓溫度為1350℃,擠壓比為5.5的條件下進行擠壓,自然冷卻后進行扒皮處理,得到W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材。

本實施例制備的W-WC-TiC-Hf-Co合金棒材具有高硬度、高強度以及優異的綜合力學性能等特點,洛氏硬度(HRC)為74,氧含量為87ppm,室溫抗拉強度為1530MPa、延伸率為25%,1500℃的抗拉強度為215MPa。

以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解,本發明不受上述實施例的限制,上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理,在不脫離本發明精神和范圍的前提下,本發明還會有各種變化和改進,這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。

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