[发明专利]一种高机械强度钨合金材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高机械强度钨合金材料及其制备方法，由按质量百分比计的以下物质组成：W：90％；Ni：3‑5％；Fe：1‑3％；Mo：1‑3％；Co：0.1‑1％；Si₃N₄:0.1‑2％，其制备方法为：将原料粉末按配比称量加入到真空球磨罐中，加入研磨介质，用真空泵抽真空；将真空球磨罐放入高能球磨机中球磨15‑30h；取出真空球磨罐，快速挥发研磨介质乙醇，通过模具压制成成型的坯体；将成型的坯体放入真空管式炉中烧结，烧结温度为1220‑1280℃，保温时间为30‑90min。本发明制备的钨合金材料不经机械强化处理硬度可达60HRC，抗拉强度可达1280Mpa。

技术领域：

本发明涉及汽车粉末冶金材料制备领域，更具体的说是涉及一种高机械强度钨合金材料及其制备方法，涉及W-Ni-Fe系合金及其他金属粉末与化合物的掺杂而制备的钨合金材料。

背景技术：

钨基合金是一种以钨为硬质相，以镍铜或镍铁为黏结相组成的复合材料。钨基合金具有密度高、韧性好、热膨胀系数小以及抗腐蚀性强被广泛应用在信息能源、冶金、航空航天、国防军工以及核行业。随着科技的发展以及人们的需求，对钨合金的性能有了更高的要求，现有常规钨合金主要由钨镍铁粉合成，通常掺杂钴粉与钼粉，而目前一般钨合金(通常为钨镍铁合金)的硬度为45-50HRC，抗拉强度为800-1150Mpa，目前一般钨合金已经不能满足人们的需求，因此有必要在保证其综合性能(高比重，热膨胀系数小和抗腐蚀性)不受影响的前提提高钨合金的硬度以及抗拉强度。

发明内容：

本发明是针对现有技术的不足之处，目的之一是提供一种高机械强度钨合金材料，目的之二是提供一种高机械强度钨合金材料的制备方法，本发明通过氮化硅的掺杂，在保证钨基合金的综合性能(高比重，热膨胀系数小和抗腐蚀性)不受影响的前提下提高钨合金的硬度以及抗拉强度。

本发明的技术解决措施如下：

一种高机械强度钨合金材料，钨合金材料由按质量百分比计的以下物质组成：W：90％；Ni：3-5％；Fe：1-3％；:Mo：1-3％；Co：0.1-1％；Si₃N₄:0.1-2％。

作为优选，所述W、Ni、Fe、Mo Co和Si₃N₄分别为粉末状材料，所述钨粉的粒径为1-10um；镍粉为羰基镍粉，粒径小于10um；铁粉为羰基铁粉，粒径为1-10um。

一种高机械强度钨合金材料的制备方法，包括如下步骤：

第一步：将原料粉末按配比称量加入到真空球磨罐中，加入研磨介质，用真空泵抽真空；

第二步：将真空球磨罐放入高能球磨机中球磨15-30h，所用磨球为钨合金球，球料比为10:1；

第三步：取出真空球磨罐，快速挥发研磨介质乙醇，通过模具压制成成型的坯体；

第四步：将成型的坯体放入真空管式炉中烧结，烧结温度为1220-1280℃，保温时间为30-90min。

作为优选，所述研磨介质为乙醇。

作为优选，第二步中，所述的球磨机的球磨转速为250r/min。

作为优选，第四步中，所述的烧结过程中通入氩气作为保护气体。

本发明的有益效果在于：

本发明旨在解决钨合金强度低，抗拉强度低，变形量大以及成本等问题。现有常规钨合金主要由钨镍铁粉合成，通常掺杂钴粉与钼粉，本发明在此基础通过掺杂氮化硅来提高钨合金材料的机械性能。