[发明专利]一种可铸锻固溶体钨合金及制备方法

说明书

一种可铸锻固溶体钨合金及制备方法，属于难熔合金技术领域。其化学成分重量％为：W 20‑75％,Mo 0‑20％，Nb 0‑20％，Ta 0‑20％，Hf 0‑10％，V 0‑10％，Zr 0‑10％，Ti 0‑10％，Al 0‑10％，Cu 0‑5％,余量为Ni或Co及不可避免的杂质元素及微量元素，其中的Ni、Co元素可以由Ir 0‑50％，Fe 0‑30％，Cr0‑20％，Re 0‑20％，Ru 0‑20％其中的一种或两种及以上元素所部分替换。还含有以下一种或两种及以上晶界强化元素：C 0.001‑1.0％，B 0.001‑1.0％，Y 0.001‑1.0％，La或Ce或稀土元素0.001‑1.0％，Mg 0.001‑1.0％，Ca 0.001‑1.0％。优点在于，具有高密度超高强度和高韧性，热加工性能良好。该合金可铸可锻，可利用3D打印成型，密度达到11.0‑15.0g/cm³、冲击韧性80J/cm²以上、抗拉强度1700MPa以上。

技术领域

本发明属于难熔合金技术领域，特别涉及一种可铸锻固溶体钨合金及制备方法。

背景技术

在此之前，钨合金是国际上常用的高密度材料，由于钨的熔点过高，此类材料通常采用粉末冶金的方法烧结成型，目前国际上广泛使用的钨合金有W90、W93、W95和W97等，此类材料的密度很高，可以达到15-18g/cm³，但强度较低韧性较差，正常烧结态的抗拉强度达到800MPa，伸长率为20-30％。为达到更高的强度，需要经过大塑性变形，其强度可达到1400MPa左右，但塑韧性降低厉害，只有10％左右；特别是粉末冶金工艺决定了钨合金的显微组织是钨颗粒+粘结相的两相结构。以广泛应用的93W为例，近似球形的钨颗粒分布于W-Ni-Fe的粘结相中，组织缺乏一致性和连续性，力学性能不佳，限制了大量推广应用前景。以粉末冶金液相烧结法制备的钨合金，未经变形的钨合金的力学性能很难提高。而对于大尺寸钨合金零件，对变形设备的要求极高，同时变形也容易不均匀，影响组织的均匀性，这也极大的限制了大尺寸钨合金的力学性能很难提高。

几种粉末冶金钨合金的化学成分和力学性能见表1和表2。

表1粉末冶金高密度钨合金轧制性能(70W-21Ni-9Fe)