[发明专利]一种大尺寸高性能镍钨合金棒材的制备方法

说明书

本发明涉及一种大尺寸高性能镍钨合金棒材的制备方法，属于镍钨合金制备技术领域。采用真空感应熔炼技术以及电渣重熔技术制备镍钨合金的铸锭，铸锭均匀化处后进行包套处理，再重复进行加热镦粗、加热拔长处理直至得到长径比不小于2.5的初步棒材，再对初步棒材进行拔长处理以及车削，得到直径为60mm～300mm以及长度≥550mm的镍钨合金棒材。本发明所述方法通过优化工艺步骤以及严格控制工艺参数，有效解决了镍钨合金在变形过程中开裂现象，得到了性能稳定的大尺寸高性能镍钨合金棒材。

技术领域

本发明涉及一种大尺寸高性能镍钨合金棒材的制备方法，属于镍钨合金制备技术领域。

背景技术

钨合金是目前国际上常用的高密度材料，密度可达15g/cm³～18g/cm³，具有很高的强度、硬度和一定延展性。由于钨的熔点极高，因此该类材料通常采用粉末冶金方法烧制成型，例如国际上使用较广的W90、W93、W95和W97等钨合金。正常烧结态的钨合金强度较低，经过大塑性变形后强度可提高至1400MPa但塑性急剧下降，断后延伸率约10％左右。通过粉末冶金制备致密度高、可塑性强的块状钨合金，对粉末的粒度和形状要求极高，并且粉末冶金得到的钨合金多为两相结构，组织缺乏一致性和连续性，极大的限制了钨合金应用前景。

镍钨合金是一类通过在镍基合金中添加较高含量的W元素，从而形成以面心立方结构的镍钨固溶体为基体，W元素产生固溶强化或形成第二相进行强化的一类具有较高密度的合金。镍钨合金的密度可以达到10.0g/cm³～12.0g/cm³，通过合适的变形及热处理后，镍钨合金的强度可以达到并超过钨合金。并且由于镍对钨有强大的固溶能力，最大限度的保留了镍作为基体塑性良好的特点，镍钨合金可使用常规的铸造锻造工艺制备，获得良好的强塑性匹配，在航空和国防工业等领域具有极大的应用潜力。

然而大尺寸镍钨合金的开坯温度窗口较窄，并且随着钨含量的提高，在锻造开坯和热加工过程中极易出现锻造裂纹。这是由于镍钨合金在温度低于1060℃以下保温会有NiW相和NiW₂相析出，在970℃以下保温时会快速析出Ni₄W相。各种析出相的形成会对材料产生析出强化，导致材料变的硬脆，因此热加工过程中一旦锻件温度降低，并较长时间处于析出相析出温度以下变形时，极易在工件表面产生锻造裂纹，工件发生开裂难以获得组织均匀的大尺寸镍钨合金。目前大尺寸镍钨合金制备仍是一个挑战，热加工过程中工件的温度控制与热加工变形量的匹配是其中的重要难点。

发明内容

针对大尺寸镍钨合金制备过程中容易出现开裂及组织不均匀等问题，本发明提供一种大尺寸高性能镍钨合金棒材的制备方法，通过优化工艺步骤以及严格控制工艺参数，有效解决了镍钨合金在变形过程中开裂现象，得到了性能稳定的大尺寸高性能镍钨合金棒材。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种大尺寸高性能镍钨合金棒材的制备方法，所述方法步骤如下：

(1)按照镍钨合金中各元素的配比，采用真空感应熔炼技术将合金液浇铸成电极；

(2)对步骤(1)所制备的电极进行电渣重熔定向凝固处理，得到合金铸锭；

(3)将步骤(2)所制备的合金铸锭在1150℃～1200℃下均匀化处理不小于48h；

(4)先将步骤(3)均匀化处理后的合金铸锭进行包套处理，然后在1180℃～1200℃下保温1h～2h，再镦粗至步骤(2)所述合金铸锭高度的1/3～1/2倍，得到一次饼坯；

(5)将一次饼坯在1180℃～1200℃下保温1h～2h，然后径向拔长至步骤(2)所述合金铸锭高度的4/5～1倍，得到二次棒材；

(6)将二次棒材在1180℃～1200℃下保温1h～2h，然后镦粗至二次棒材高度的1/3～1/2倍，得到二次饼坯；