[发明专利]一种全致密W-Ni-Mn重合金的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种W-Ni-Mn重合金的制造方法，具体是指一种全致密W-Ni-Mn重合金的制造方法；属于粉末冶金材料制备技术领域。

背景技术

贫铀复合材料因具有优异的自锐性是目前侵彻能力最优异的穿甲弹芯材料。在上世纪九十年代初，基于国际舆论与环保压力，美国开始研制替代贫铀穿甲弹芯材料。研究人员在W-Ni-Fe系重合金的基础上，一方面，通过在一定范围内通过增加钨晶粒尺寸、改善相界面结构设计，达到改变合金显微结构，另一方面，通过改善弹芯几何外形的设计以及提高粘结相的强度和韧性等技术措施，提高钨基重合金的绝热剪切敏感性，以提高其自锐性，虽取得了一些进展，但与贫铀合金的自锐化效果相比还存在较大差距，如经旋锻等变形强化技术获得的钨基重合金的穿深比贫铀材料低10-15%。同时，研究人员通过设计新的钨合金弹芯材料体系，如：

1）钨纤维增强锆基金属玻璃复合材料弹芯，其中的锆基金属玻璃具有很强的绝热剪切敏感性，自锐能力优异。但由于钨纤维仅沿轴向分布，此类复合材料的各向异性很强，难以适应实弹发射与着靶时所产生的复杂冲击应力状态，易发生断弹现象。

2）Bose A公布的专利号为US 5863492（1999）的美国专利中，制备的W-Ni-Mn合金具有与贫铀合金相近的自锐化性能，是一种较理想的穿甲弹芯材料。但制备的W-Ni-Mn合金的抗拉强度≤1000MPa、延伸率≤10%，这主要是由于锰的高蒸汽压及易氧化特点，采用液相烧结难以获得全致密度合金，合金的致密度最高为98.2%，制约了该合金的工程应用。北京理工大学开展过利用液相烧结技术制备W-Ni-Mn合金的研究，因合金烧结致密化程度通常在97%以下，合金力学性能低，不能满足工程应用要求。需进一步提高W-Ni-Mn合金的综合力学性能，最重要的技术途径是如何消除W-Ni-Mn合金中的残留孔隙度，已成为本领域长期以来希望解决而未能解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种工艺方法简单、操作方便、制备的W-Ni-Mn合金综合力学性能好、致密度高的全致密W-Ni-Mn重合金的制造方法。

本发明一种全致密W-Ni-Mn重合金的制造方法，包括下述步骤：

第一步：原材料预处理

按设计的W-Ni-Mn重合金名义成分，分别取金属钨粉、镍粉和氧的质量百分含量为0.03-0.08%的电解锰粉；将金属钨粉置于纯氢中于960-970℃脱氧，金属镍粉在纯氢中于400-450℃脱氧还原；然后，将三种金属粉末混合，进行湿式球磨，混合均匀后，干燥，得到混合粉末；

第二步：压制成形

向第一步所得混合粉末中添加占混合粉末质量1-1.5%的石蜡，搅拌均匀后过40目筛；筛下物在80-100MPa压力下成型，得到压坯；

第三步：烧结

将第二步所得的压坯置于真空度为10^-1Pa的脱脂烧结一体化炉中加热至280-320℃，保温2-3小时后，以0.5-1.5℃/分钟的加热速度继续升温至430-460℃，保温0.5-1.5小时；随后，以5-10℃/分钟的加热速度升温至900-920℃并保温1小时后，关闭真空泵，向炉内充入高纯氩气至常压，并使炉腔与外界连通，以5-10℃/分钟的加热速度加热至1250-1300℃，保温1.25-1.5小时后，切断炉腔与外界的连通，随炉降温至1050-1150℃，保温0.25-0.5小时；然后，随炉冷却至室温，出炉，得到全致密W-Ni-Mn重合金。

本发明一种全致密W-Ni-Mn重合金的制造方法，所述金属钨粉的粒度为3-5微米，镍粉的粒度为2-3.5微米，电解锰粉的粒度为50-80微米。

本发明一种全致密W-Ni-Mn重合金的制造方法，所述金属钨粉置于纯氢中脱氧时间为1.5-2小时，金属镍粉在纯氢中脱氧时间为1.5-2小时。

本发明一种全致密W-Ni-Mn重合金的制造方法，所述湿式球磨的球磨介质是丙酮，磨球是钨基重合金球，球料质量比为1：6-8。

本发明一种全致密W-Ni-Mn重合金的制造方法，所述烧结炉为脱脂-烧结一体化烧结炉。

本发明一种全致密W-Ni-Mn重合金的制造方法，所述高纯氩气的纯度为99.95-99.99%。

本发明一种全致密W-Ni-Mn重合金的制造方法，所述W-Ni-Mn重合金包括下述组分按质量百分比组成：90%W,4-6%Ni,4-6%Mn。