[发明专利]多组元含能合金材料制备工艺及多组元含能合金材料

说明书

本发明提供了一种多组元含能合金材料制备工艺及多组元含能合金材料，包括以下步骤：(1)将钨粉、锆粉、钛粉、镍粉和铝粉混合，加入有机溶剂，搅拌后球磨，钨粉、锆粉、钛粉、镍粉和铝粉按照重量百分数的配比为：钨粉40％～60％，锆粉10％～20％，镍粉8％～10％，铝粉1％～5％；(2)将上述混合粉末放入真空干燥箱中脱去有机溶剂，使用滤网进行过筛；(3)将过筛后的混合粉末导入压药模具，预压成型，得到含能材料压坯；(4)将含能材料压坯静置；(5)将静置后的含能材料压坯放入真空烧结炉中，进行烧结，制得多组元含能合金材料。通过本发明的技术方案，简化了制备工艺，提高了制备效率，而且制备出来的含能合金材料综合性能高。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，具体而言，涉及一种多组元含能合金材料制备工艺及多组元含能合金材料。

背景技术

多组元含能合金是一种特种合金材料，可广泛应用于军工及民用领域，然而，金属元素种类的选择以及用量控制都会影响合金综合性能。而且，由于不同种类金属元素的特性差异较大，对于制备多组元合金的设备及工艺要求极高，一直未能形成规模化产业化的产品。同时，合金材料综合性能较低，难以满足使用需求。

因此，如何简化制备工艺，提高制备效率，提升多组元含能合金的综合性能，实现多组元含能合金材料的规模化产业化成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提供一种多组元含能合金材料制备工艺及多组元含能合金材料，制备工艺简单高效，含能合金材料抗压强度高，能量密度高，常温惰性好，反应释放能量高，能够适用于军用药型罩、石油射孔弹等。该多组元含能合金材料综合性能高，能同时具有高强度、高密度、良好常温惰性以及高反应释放能量的性能，密度可达10g/cm³，抗压强度可达1300Mpa，反应释放能量可达5800J/g，能够满足不同使用要求。

为了实现上述目的，本发明的第一方面的技术方案提供了一种多组元含能合金材料制备工艺。包括以下步骤：

(1)将钨粉、锆粉、钛粉、镍粉和铝粉混合，加入有机溶剂，经搅拌之后放入球磨机进行球磨，所述钨粉、锆粉、钛粉、镍粉和铝粉按照重量百分数的配比为：钨粉40％～60％，锆粉10％～20％，镍粉8％～10％，铝粉1％～5％；

(2)将上述混合粉末放入真空干燥箱中脱去有机溶剂，使用滤网进行过筛；

(3)将过筛后的混合粉末导入压药模具，预压成型，得到含能材料压坯；

(4)将含能材料压坯静置，释放内部预应力；

(5)将静置后的含能材料压坯放入真空烧结炉中，进行烧结，制得多组元含能合金材料。

在该技术方案中，以钨、锆、钛、镍、铝来制备含能合金材料，通过配比控制，使得这几种特性差异较大的金属能够相互协同，提升了含能合金材料的综合性能，密度可达10g/cm³，抗压强度可达1300Mpa，反应释放能量可达5800J/g，能够满足不同使用要求。通过球磨混料、干燥、压制和烧结等使得特性差异较大的钨、锆、钛、镍、铝能够形成材质均匀的含能合金材料，含能合金材料的内部组分紧密结合，具有高强度、高密度、良好的常温惰性，高反应释放能量，综合性能好。通过加入有机溶剂进行球磨，有效降低了球磨产生热量，而且提升了钨粉、锆粉、钛粉、镍粉和铝粉的混合均匀度。在预压成型之后，静置，能够有效释放内部预应力，防止烧结变形等现象的发生。通过特殊的钨、锆、钛、镍、铝配制、配比控制，以及球磨、干燥、压制等工序，使得一次烧结就能得含能合金材料，而且烧结温度较低，烧结时长较短，大大优化了多组元含能合金材料的工艺要求，整体制备工艺简单高效，能量密度高，常温惰性好，反应释放能量高，能够适用于军用药型罩、石油射孔弹等。

在上述技术方案中，优选地，步骤(5)中烧结的工艺参数为：烧结温度1200℃～1400℃，保温时长为2h。