[发明专利]纳米钨合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米钨合金及其制备方法，主要由钨基体组成，还含有重量百分比3.8%‑4.55%的Ni，1.2%‑1.95%的Fe，0.23%‑0.5%的Co，采用配料，球磨，混合，压制，烧结工艺制成纳米钨合金。ZrO₂‑Y₂O₃颗粒对钨晶粒具有明显的细化作用，获得的钨晶粒的粒径为3‑6μm，钨合金的致密度达到90.9%，抗压强度达到1083MPa以上，抗拉强度在200MPa‑350MPa，致密性较纯钨提高了18.7%。更有利于制备穿甲弹，提高了穿甲弹的自锐能力和穿甲效果。所制备的纳米钨合金具有密度高16.5‑19.0g/cm³、比重大16.5‑18.75g/cm³和强度高，抗拉强度为700‑1000MPa，可以广泛地运用在航天、航空、军事、医学等工业。

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体涉及一种纳米钨合金及其制备方法。

背景技术

纳米钨合金是由体心立方钨晶粒弥散分布于低熔点韧性面心立方金属(如Fe、Ni、Co、Cu等)组成的两相复合材料。合金元素的多元化和应用领域的扩展导致纳米钨合金涵盖的合金种类越来越多,因而很多情况下也简称为“钨合金”。典型的钨合金的钨含量为80-98wt.%,平均W晶粒尺寸为20-60μm。钨合金具有强度高、硬度高、延性好、塑性好、机加工性好、热膨胀系数小、抗腐蚀和抗氧化性好、导电导热性好等一系列优良性能,自问世以来在国防和民用工业上得到了广泛应用,如军事工业中的穿甲弹和子母弹,航天航空中导航仪表的陀螺仪外缘转子,仪表工业中的配重,医疗行业中的防X射线屏蔽材料和γ射线刀等。

然而，钨基体除存在着低温脆性、再结晶脆性等缺点之外，还有着在高温下易发生晶粒长大并导致再结晶脆化、高温强度低，以及由于钨的高硬度和高的韧脆转变温度而使其难以加工成型的缺陷。导致后期所制备出来的钨合金强度和塑性都存在不足。

专利号201510004011.1，一种耐高温钨合金材料，属于难熔金属材料领域。其特征在于：含有质量百分比为0.02％-0.8％的ZrO₂,余量为金属钨。该材料原料由氧化锆直接钨金属粉末掺杂，或者采用含锆的金属盐类与钨酸盐类或钨金属粉末掺杂。采用工艺简单，并且所制备的钨合金材料在实际应用之中不能满足现在所需的工艺要求，在抗拉强度和抗压强度方面性能不够。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提出一种纳米钨合金及其制备方法。

一种纳米钨合金，主要由金属钨组成，所述钨合金中还含有重量百分比3.8%-4.55%的Ni，1.2%-1.95%的Fe，0.23%-0.5%的Co，所述金属钨为还原钨粉，Ni粉为羰基镍粉，Fe粉为还原铁粉，Co粉为还原钴粉。

在本发明的这种纳米钨合金材料中，所述还原钨粉的费氏粒度为2.04μm，所述羰基镍粉的费氏粒度为2.8μm，所述还原铁粉的费氏粒度小于75μm，所述还原钴粉的费氏粒度为1.9μm。

在本发明的这种纳米钨合金中，所述钨基体为W粉、ZrO₂粉、添加剂。

在本发明的这种纳米钨合金中，所述添加剂为Y₂O₃。

本发明还提供了一种纳米钨合金的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、配料，按照重量百分比3.8%-4.55%的Ni，1.2%-1.95%的Fe，0.23%-0.5%的Co，其余的为W，进行配比；

步骤二、球磨，将配比好的金属粉末在高能球磨机中进行球磨，球磨时间为4-38h，球料比为1∶2，通入氩气作为保护气氛，使之成为超细颗粒，可以实现原子尺寸的混合；

步骤三、混料，用三维混料机混匀；