權(quán)利要求

1.一種高溫用高強(qiáng)韌鉬合金，其特征在于，按照質(zhì)量百分比，所述合金包括如下組成成分：HfC 0.1-2%，C 0.05-0.2%，余量為Mo;所述合金的氧含量≤100 ppm，室溫抗拉強(qiáng)度≥1000 MPa，延伸率≥30%，1400℃抗拉強(qiáng)度≥350 MPa。

2.一種權(quán)利要求1所述的高溫用高強(qiáng)韌鉬合金的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)融合包覆：按比例稱量純度不低于99.95%的鉬粉、碳化鉿粉和碳粉，采用機(jī)械融合法將碳化鉿粉和碳粉均勻包覆在鉬粉顆粒的表面，獲得鉬合金混合粉末;所述機(jī)械融合法包括預(yù)處理工序和高速融合工序;

(2)凈化還原：將機(jī)械融合后的鉬合金混合粉末放入加熱爐中，在氫氣氣氛或真空環(huán)境下進(jìn)行凈化，氫氣氣氛的氫氣露點(diǎn)不高于-40℃或真空環(huán)境的真空度小于8×10-3 Pa;

(3)壓制成型：將凈化還原后的鉬合金混合粉末放入模具中進(jìn)行冷等靜壓壓制，得到精制鉬合金壓坯;

(4)高溫?zé)Y(jié)：將精制鉬合金壓坯放入燒結(jié)爐中，在氫氣氣氛或真空環(huán)境下進(jìn)行燒結(jié)，氫氣氣氛的氫氣露點(diǎn)不高于-40℃或真空環(huán)境的真空度小于8×10-3 Pa，制得鉬合金燒結(jié)坯;

(5)變形加工：將鉬合金燒結(jié)坯在氫氣氣氛中進(jìn)行Y型熱軋，開(kāi)坯溫度為1300-1800℃，總形變量為75-95%，得到形變態(tài)鉬合金;

(6)堿洗修磨：形變態(tài)鉬合金采用熔融氫氧化鈉進(jìn)行表面堿洗，用水沖洗后進(jìn)行修磨處理;

(7)退火處理：將修磨處理后的鉬合金在氫氣氣氛或真空環(huán)境下進(jìn)行退火處理，氫氣氣氛的氫氣露點(diǎn)不高于-40℃或真空環(huán)境的真空度為10-2-10-5 Pa，得到高溫用高強(qiáng)韌鉬合金。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高溫用高強(qiáng)韌鉬合金的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述鉬粉的費(fèi)氏粒度為2-8 μm，碳化鉿粉的費(fèi)氏粒度為10-500 nm，碳粉的費(fèi)氏粒度為10-100 nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種高溫用高強(qiáng)韌鉬合金的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述預(yù)處理工序的轉(zhuǎn)速為1000-1500 rpm，處理時(shí)間為1-5 min;所述高速融合工序的轉(zhuǎn)速為2000-5000 rpm，處理時(shí)間為10-60 min。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高溫用高強(qiáng)韌鉬合金的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，凈化溫度為200-700℃，凈化時(shí)間為1-10 h。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高溫用高強(qiáng)韌鉬合金的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，冷等靜壓壓力為100-300 MPa，壓制時(shí)間為5-30 min。

7.根據(jù)權(quán)利要求2或6所述的一種高溫用高強(qiáng)韌鉬合金的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述模具為軟膠模，所述軟膠模采用帶孔剛性套進(jìn)行固定。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高溫用高強(qiáng)韌鉬合金的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，燒結(jié)溫度為1800-2300℃，燒結(jié)時(shí)間為4-14 h。

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高溫用高強(qiáng)韌鉬合金的制備方法，其特征在于，步驟(7)中，退火溫度為800-1600℃，退火時(shí)間為0.5-4 h。

說(shuō)明書(shū)

技術(shù)領(lǐng)域

[0001]本發(fā)明涉及難熔金屬粉末冶金與變形加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高溫用高強(qiáng)韌鉬合金及其制備方法。

背景技術(shù)

[0002]鉬及其合金具有高熔點(diǎn)、高硬度、高彈性模量、低熱膨脹系數(shù)、優(yōu)異的高溫強(qiáng)度和抗熱震性、抗磨損性、優(yōu)良的導(dǎo)電導(dǎo)熱性、強(qiáng)的耐腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用作航空航天的高溫結(jié)構(gòu)材料及發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴材料、熱離子堆二極管的發(fā)射極材料、醫(yī)療器械中的旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極材料等。隨著航空航天、裝備制造、核工業(yè)等高溫應(yīng)用領(lǐng)域的不斷發(fā)展，許多高端應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)材料的強(qiáng)韌性匹配、高溫服役穩(wěn)定性等要求越來(lái)越高，進(jìn)一步提高材料的室溫/高溫機(jī)械性能已成為新一代鉬合金研究開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。

[0003]傳統(tǒng)改善鉬合金室溫/高溫性能的方法主要是通過(guò)摻入Ti、Zr、Hf等金屬元素進(jìn)行固溶強(qiáng)化，摻雜硅酸鋁鉀鹽進(jìn)行鉀泡強(qiáng)化，以及摻雜稀土氧化物進(jìn)行第二相強(qiáng)化等方式。隨著現(xiàn)代工業(yè)高溫應(yīng)用領(lǐng)域的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)單一機(jī)制強(qiáng)化的鉬合金材料已無(wú)法滿足高端應(yīng)用場(chǎng)景的需求，對(duì)室溫/高溫力學(xué)性能、高溫組織穩(wěn)定性等綜合性能優(yōu)異的多機(jī)制強(qiáng)化鉬合金的開(kāi)發(fā)和制備顯得十分必要和迫切。

[0004]碳化鉿(HfC)是已知單一化合物中熔點(diǎn)最高(3900℃)的物質(zhì)，且具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和相對(duì)較低的蒸汽壓，HfC對(duì)于高溫應(yīng)用的鉬材料而言是一種理想的強(qiáng)化劑。在高溫應(yīng)用場(chǎng)合，以HfC強(qiáng)化鉬具有較為明顯的優(yōu)勢(shì)，添加Hf源和C源的鉬鉿碳(MHC)合金也是鈦鋯鉬(TZM)合金的升級(jí)產(chǎn)品，有望替代傳統(tǒng)鉬合金應(yīng)用于高溫壓鑄模具及X射線管旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極等關(guān)鍵場(chǎng)景。

[0005]通常粉末冶金方法制備MHC合金是在鉬粉中加入氫化鉿和石墨或炭黑，經(jīng)過(guò)混合壓制成型后再進(jìn)行氫氣或真空燒結(jié)得到的。由于鉿在粉末冶金制備過(guò)程中容易與氧結(jié)合，形成較大尺寸氧化鉿顆粒，難以在基體中均勻彌散分布，不僅不能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化作用，還易于形成潛在的裂紋源。另外，石墨顆粒相對(duì)較大，混合后隨機(jī)均勻分布，Hf原子需要較長(zhǎng)時(shí)間的擴(kuò)散才能反應(yīng)形成彌散的HfC，能形成的第二相數(shù)量相對(duì)較少，導(dǎo)致合金的強(qiáng)塑性較低。此外，在實(shí)際生產(chǎn)中，金屬氫化物具有易燃易爆性，在空氣中與水接觸時(shí)會(huì)產(chǎn)生劇烈反應(yīng)，甚至可能引發(fā)爆炸，在生產(chǎn)使用時(shí)存在一定的安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容

[0006]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的鉬合金強(qiáng)化相分布不均、力學(xué)性能難以協(xié)同優(yōu)化、高溫韌性差強(qiáng)度低的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種高溫用高強(qiáng)韌鉬合金及其制備方法。

[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種高溫用高強(qiáng)韌鉬合金，按照質(zhì)量百分比，所述合金包括如下組成成分：HfC0.1-2%，C 0.05-0.2%，余量為Mo;所述合金的氧含量≤100 ppm，室溫抗拉強(qiáng)度≥1000 MPa，延伸率≥30%，1400℃抗拉強(qiáng)度≥350 MPa。

[0008]本發(fā)明還包括如下技術(shù)方案：

一種高溫用高強(qiáng)韌鉬合金的制備方法，包括如下步驟：

(1)融合包覆：按比例稱量純度不低于99.95%的鉬粉、碳化鉿粉和碳粉，采用機(jī)械融合法將碳化鉿粉和碳粉均勻包覆在鉬粉顆粒的表面，獲得鉬合金混合粉末;所述機(jī)械融合法包括預(yù)處理工序和高速融合工序;

(2)凈化還原：將機(jī)械融合后的鉬合金混合粉末放入加熱爐中，在氫氣氣氛或真空環(huán)境下進(jìn)行凈化，氫氣氣氛的氫氣露點(diǎn)不高于-40℃或真空環(huán)境的真空度小于8×10-3Pa;

(3)壓制成型：將凈化還原后的鉬合金混合粉末放入模具中進(jìn)行冷等靜壓壓制，得到精制鉬合金壓坯;

(4)高溫?zé)Y(jié)：將精制鉬合金壓坯放入燒結(jié)爐中，在氫氣氣氛或真空環(huán)境下進(jìn)行燒結(jié)，氫氣氣氛的氫氣露點(diǎn)不高于-40℃或真空環(huán)境的真空度小于8×10-3Pa，制得鉬合金燒結(jié)坯;

(5)變形加工：將鉬合金燒結(jié)坯在氫氣氣氛中進(jìn)行Y型熱軋，開(kāi)坯溫度為1300-1800℃，總形變量為75-95%，得到形變態(tài)鉬合金;

(6)堿洗修磨：形變態(tài)鉬合金采用熔融氫氧化鈉進(jìn)行表面堿洗，用水沖洗后進(jìn)行修磨處理;

(7)退火處理：將修磨處理后的鉬合金在氫氣氣氛或真空環(huán)境下進(jìn)行退火處理，氫氣氣氛的氫氣露點(diǎn)不高于-40℃或真空環(huán)境的真空度為10-2-10-5Pa，得到高溫用高強(qiáng)韌鉬合金。

[0009]進(jìn)一步地，步驟(1)中，所述鉬粉的費(fèi)氏粒度為2-8 μm，碳化鉿粉的費(fèi)氏粒度為10-500 nm，碳粉的費(fèi)氏粒度為10-100 nm。

[0010]進(jìn)一步地，步驟(1)中，所述預(yù)處理工序的轉(zhuǎn)速為1000-1500 rpm，處理時(shí)間為1-5min;所述高速融合工序的轉(zhuǎn)速為2000-5000 rpm，處理時(shí)間為10-60 min。

[0011]進(jìn)一步地，步驟(2)中，凈化溫度為200-700℃，凈化時(shí)間為1-10 h。

[0012]進(jìn)一步地，步驟(3)中，冷等靜壓壓力為100-300 MPa，壓制時(shí)間為5-30 min。

[0013]進(jìn)一步地，步驟(3)中，所述模具為軟膠模，所述軟膠模采用帶孔剛性套進(jìn)行固定。

[0014]進(jìn)一步地，步驟(4)中，燒結(jié)溫度為1800-2300℃，燒結(jié)時(shí)間為4-14 h。

[0015]進(jìn)一步地，步驟(7)中，退火溫度為800-1600℃，退火時(shí)間為0.5-4 h。

[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明提供了一種高溫用高強(qiáng)韌鉬合金的制備方法，通過(guò)機(jī)械融合包覆工藝，將碳化鉿粉和碳粉均勻包覆在鉬粉顆粒表面，確保每個(gè)鉬顆粒都能與強(qiáng)化相碳化鉿粉和碳粉充分接觸，顯著提高了材料的微觀均勻性。碳化鉿在鉬合金中的均勻分布起到了彌散強(qiáng)化和第二相強(qiáng)化作用，提升了鉬合金的室溫及高溫強(qiáng)韌性、硬度和高溫組織穩(wěn)定性。碳化鉿的加入有效避免了鉿元素的過(guò)度富集或聚集，避免了強(qiáng)化過(guò)度而韌塑性不足的問(wèn)題，同時(shí)保證了合金在后續(xù)變形加工中的良好可加工性。碳粉能夠在高溫?zé)Y(jié)階段與氧反應(yīng)生成CO或，減少氧化物夾雜的生成概率，深度降低鉬合金中的氧含量。碳化鉿與碳的協(xié)同作用，顯著降低強(qiáng)化元素鉿的氧化趨勢(shì)和概率，抑制了大尺寸氧化鉿顆粒的生成，確保鉬基體中微納米級(jí)碳化鉿顆粒的均勻彌散分布，起到細(xì)化晶粒、強(qiáng)化晶界的作用，優(yōu)化了鉬合金的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能，降低了材料開(kāi)裂的傾向，顯著提升了鉬合金的再結(jié)晶溫度和高溫強(qiáng)度。此外，本發(fā)明通過(guò)原料端的凈化還原處理，有效控制了氧/氮含量，顯著降低了硬脆氧/氮化物顆粒的生成概率，從源頭上減少了氧/氮化物雜質(zhì)的形成，降低了材料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，進(jìn)而提升了合金的燒結(jié)及變形加工性能。在變形加工階段采用具有無(wú)扭轉(zhuǎn)、微張力優(yōu)勢(shì)的Y型熱軋，確保了坯料受力均勻，并通過(guò)連續(xù)變形獲得精細(xì)均勻的顯微組織。本發(fā)明提供的高溫用高強(qiáng)韌鉬合金綜合性能優(yōu)異，氧含量≤100ppm，室溫抗拉強(qiáng)度≥1000 MPa，延伸率≥30%，1400℃抗拉強(qiáng)度≥350 MPa，展現(xiàn)出良好的強(qiáng)韌性匹配和高溫穩(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

[0017]以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明，其中：

圖1示出了高溫用高強(qiáng)韌鉬合金的制備方法的工藝流程圖;

圖2示出了高溫用高強(qiáng)韌鉬合金實(shí)施例1的應(yīng)力應(yīng)變曲線;

圖3示出了高溫用高強(qiáng)韌鉬合金實(shí)施例3的金相照片;

圖4示出了高溫用高強(qiáng)韌鉬合金實(shí)施例3的SEM照片。

具體實(shí)施方式

[0018]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

[0019]本發(fā)明涉及的一種高溫用高強(qiáng)韌鉬合金的制備方法的工藝流程如附圖1所示，包括以下步驟：(1)融合包覆;(2)凈化還原;(3)壓制成型;(4)高溫?zé)Y(jié);(5)變形加工;(6)堿洗修磨;(7)退火處理;具體如下：

(1)融合包覆：按比例稱量純度不低于99.95%、費(fèi)氏粒度為2-8 μm的鉬粉、費(fèi)氏粒度為10-500 nm的碳化鉿粉和費(fèi)氏粒度為10-100 nm的碳粉，采用機(jī)械融合法將碳化鉿粉和碳粉均勻包覆在鉬粉顆粒的表面，機(jī)械融合的預(yù)處理轉(zhuǎn)速為1000-1500 rpm，處理時(shí)間為1-5 min;機(jī)械融合的高速融合轉(zhuǎn)速為2000-5000 rpm，處理時(shí)間為10-60 min;獲得鉬合金混合粉末;

(2)凈化還原：將機(jī)械融合后的鉬合金混合粉末放入加熱爐中，在氫氣氣氛或真空環(huán)境下進(jìn)行凈化，氫氣氣氛的氫氣露點(diǎn)不高于-40℃或真空環(huán)境的真空度小于8×10-3Pa;凈化溫度為200-700℃，凈化時(shí)間為1-10 h;

(3)壓制成型：將凈化還原后的鉬合金混合粉末放入模具中，在100-300 MPa下冷等靜壓壓制5-30 min，得到外形規(guī)整、尺寸均勻、晶粒度適宜的精制鉬合金壓坯;

(4)高溫?zé)Y(jié)：將精制鉬合金壓坯放入燒結(jié)爐中，在氫氣氣氛或真空環(huán)境下燒結(jié)爐通過(guò)階梯升溫的方式升溫至燒結(jié)溫度，對(duì)精制鉬合金壓坯進(jìn)行燒結(jié)，氫氣氣氛的氫氣露點(diǎn)不高于-40℃或真空環(huán)境的真空度小于8×10-3Pa，燒結(jié)溫度為1800-2300℃，燒結(jié)時(shí)間為4-14 h，制得密度為9.8±0.2 g/cm3的鉬合金燒結(jié)坯;

(5)變形加工：將鉬合金燒結(jié)坯在氫氣氣氛中進(jìn)行Y型熱軋，開(kāi)坯溫度為1300-1800℃，總形變量為75-95%，得到形變態(tài)鉬合金;Y型熱軋加工有助于提高變形后鉬合金的組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能均勻性，從而保證鉬合金高強(qiáng)韌。

[0020](6)堿洗修磨：形變態(tài)鉬合金采用熔融氫氧化鈉進(jìn)行表面堿洗，用水沖洗后根據(jù)需要對(duì)表面壓入物、殘留氧化皮以及局部微裂紋等缺陷進(jìn)行修磨處理;

(7)退火處理：將修磨處理后的鉬合金在氫氣氣氛或真空環(huán)境下進(jìn)行退火處理，氫氣氣氛的氫氣露點(diǎn)不高于-40℃或真空環(huán)境的真空度為10-2-10-5Pa，退火溫度為800-1600℃，退火時(shí)間為0.5-4 h，隨爐冷卻，得到高溫用高強(qiáng)韌鉬合金;退火處理有助于減少或消除變形加工過(guò)程引入的殘余應(yīng)力和畸變能，或?qū)崿F(xiàn)部分再結(jié)晶，有效調(diào)控并平衡鉬合金的強(qiáng)韌性，進(jìn)而保證得到高溫用高強(qiáng)韌鉬合金的氧含量≤100 ppm，室溫抗拉強(qiáng)度≥1000 MPa，延伸率≥30%，1400℃抗拉強(qiáng)度≥350 MPa。

實(shí)施例1

[0021]選取費(fèi)氏粒度2 μm、純度不低于99.95%的鉬粉、費(fèi)氏粒度10 nm的碳化鉿粉和費(fèi)氏粒度10 nm的碳粉，按鉬粉998.5 g、碳化鉿粉1 g、碳粉0.5 g的配比稱量好后放入機(jī)械融合設(shè)備中，機(jī)械融合的預(yù)處理轉(zhuǎn)速為1000 rpm，處理時(shí)間2 min;高速融合轉(zhuǎn)速為2000 rpm，處理時(shí)間15 min，得到鉬合金混合粉末;將鉬合金混合粉末放入還原爐中，在氫氣氣氛下進(jìn)行還原，還原溫度為700℃，保溫10 h;將凈化后的鉬合金混合粉末放入軟膠模具內(nèi)進(jìn)行壓制成型，軟膠膜采用剛性套進(jìn)行固定限位并用鐵絲捆扎，在200 MPa壓力下冷等靜壓壓制10min，得到外形規(guī)整、尺寸均勻、晶粒度合格的精制鉬合金壓坯;將精制鉬合金壓坯在氫氣氣氛下進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1800℃，保溫10 h，得到密度為9.8±0.2 g/cm3的鉬合金燒結(jié)坯;將鉬合金燒結(jié)坯在1300℃的開(kāi)坯溫度下進(jìn)行Y型熱軋，變形加工前或變形加工過(guò)程中的加熱均在氫氣氣氛下進(jìn)行，總形變量75%，得到形變態(tài)鉬合金;將鉬合金用熔融氫氧化鈉表面堿洗、水清洗及缺陷修磨處理后，在真空環(huán)境中、800℃下進(jìn)行2 h退火處理，消除變形殘余應(yīng)力，調(diào)控鉬合金的強(qiáng)韌性，得到高溫用高強(qiáng)韌鉬合金的氧含量為90 ppm，室溫抗拉強(qiáng)度1086 MPa，延伸率42%，應(yīng)力應(yīng)變曲線如附圖2所示，1400℃抗拉強(qiáng)度364 MPa。

實(shí)施例2

[0022]選取費(fèi)氏粒度8 μm、純度不低于99.95%的鉬粉、費(fèi)氏粒度500 nm的碳化鉿粉和費(fèi)氏粒度100 nm的碳粉，按鉬粉978 g、碳化鉿粉20 g、碳粉2 g的配比稱量好后放入機(jī)械融合設(shè)備中，機(jī)械融合的預(yù)處理轉(zhuǎn)速為1500 rpm，處理時(shí)間5 min;高速融合轉(zhuǎn)速為5000 rpm，處理時(shí)間30 min，得到鉬合金混合粉末;將鉬合金混合粉末放入還原爐中，在氫氣氣氛下進(jìn)行還原，還原溫度為200℃，保溫2 h;將凈化后的鉬合金混合粉末放入軟膠模具內(nèi)進(jìn)行壓制成型，軟膠膜采用剛性套進(jìn)行固定限位并用鐵絲捆扎，在300 MPa壓力下冷等靜壓壓制30min，得到外形規(guī)整、尺寸均勻、晶粒度合格的精制鉬合金壓坯;將精制鉬合金壓坯在真空環(huán)境下進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為2300℃，保溫14 h，得到密度為9.8±0.2 g/cm3的鉬合金燒結(jié)坯;將鉬合金燒結(jié)坯在1800℃的開(kāi)坯溫度下進(jìn)行Y型熱軋，變形加工前或變形加工過(guò)程中的加熱均在氫氣氣氛下進(jìn)行，總形變量90%，得到形變態(tài)鉬合金;將鉬合金用熔融氫氧化鈉表面堿洗、水清洗及缺陷修磨處理后，在氫氣氣氛中、1000℃下進(jìn)行2 h退火處理，消除變形殘余應(yīng)力，調(diào)控鉬合金的強(qiáng)韌性，得到高溫用高強(qiáng)韌鉬合金的氧含量為10 ppm，室溫抗拉強(qiáng)度1375 MPa，延伸率35%，1400℃抗拉強(qiáng)度408 MPa。

實(shí)施例3

[0023]選取費(fèi)氏粒度5 μm、純度不低于99.95%的鉬粉、費(fèi)氏粒度50 nm的碳化鉿粉和費(fèi)氏粒度30 nm的碳粉，按鉬粉989 g、碳化鉿粉10 g、碳粉1 g的配比稱量好后放入機(jī)械融合設(shè)備中，機(jī)械融合的預(yù)處理轉(zhuǎn)速為1500 rpm，處理時(shí)間3 min;高速融合轉(zhuǎn)速為3000 rpm，處理時(shí)間20 min，得到鉬合金混合粉末;將鉬合金混合粉末放入還原爐中，在真空環(huán)境下進(jìn)行還原，還原溫度為500℃，保溫6 h;將凈化后的鉬合金混合粉末放入軟膠模具內(nèi)進(jìn)行壓制成型，軟膠膜采用剛性套進(jìn)行固定限位并用鐵絲捆扎，在250 MPa壓力下冷等靜壓壓制20min，得到外形規(guī)整、尺寸均勻、晶粒度合格的精制鉬合金壓坯;將精制鉬合金壓坯在氫氣氣氛下進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為2000℃，保溫8 h，得到密度為9.8±0.2 g/cm3的鉬合金燒結(jié)坯;將鉬合金燒結(jié)坯在1600℃的開(kāi)坯溫度下進(jìn)行Y型熱軋，變形加工前或變形加工過(guò)程中的加熱均在氫氣氣氛下進(jìn)行，總形變量95%，得到形變態(tài)鉬合金;將鉬合金用熔融氫氧化鈉表面堿洗、水清洗及缺陷修磨處理后，在真空環(huán)境中、1600℃下進(jìn)行1 h退火處理，消除變形殘余應(yīng)力，調(diào)控鉬合金的強(qiáng)韌性，得到高溫用高強(qiáng)韌鉬合金的氧含量為28 ppm，室溫抗拉強(qiáng)度1020 MPa，延伸率50%，1400℃抗拉強(qiáng)度384 MPa，金相照片和SEM圖片如附圖3和4所示。

[0024]對(duì)比例1

以市售費(fèi)氏粒度12 μm、純度不低于99.95%的鉬粉，費(fèi)氏粒度100 nm的碳化鉿粉和費(fèi)氏粒度50 nm的碳粉為原料，按鉬粉998.5 g、碳化鉿粉1 g、碳粉0.5 g機(jī)械融合處理;其它步驟同實(shí)施例1;最終成品鉬合金的抗拉強(qiáng)度為730 MPa，延伸率26%。

[0025]對(duì)比例2

在變形加工工序，采取旋鍛進(jìn)行鉬合金燒結(jié)坯的減徑加工，其他同實(shí)施例2;最后經(jīng)旋鍛加工得到直徑10 mm的鉬合金材料，總形變量80%，但密度和力學(xué)性能表現(xiàn)出較大的不均勻性。其頭部相對(duì)密度99.8%，抗拉強(qiáng)度880 MPa、延伸率22%;中部相對(duì)密度99.3%，抗拉強(qiáng)度830 MPa、延伸率25%;尾部相對(duì)密度99.5%，抗拉強(qiáng)度854 MPa、延伸率20%。

[0026]對(duì)比例3

在變形加工工序，Y型熱軋的開(kāi)坯溫度為1100℃，總形變量85%，鉬合金在1000℃下真空退火1 h，其他同實(shí)施例3;最終得到的鉬合金材料室溫抗拉強(qiáng)度989 MPa，延伸率14%。

[0027]綜上，對(duì)比例1中，采用市售費(fèi)氏粒度12 μm鉬粉為原料制備的鉬合金因原料粉末顆粒較大，導(dǎo)致其強(qiáng)度較之實(shí)施例1明顯降低。對(duì)比例2中采用旋鍛進(jìn)行減徑加工獲得的鉬合金材料組織和性能具有較大的不均勻性，難以實(shí)現(xiàn)Y型熱軋組織均勻的優(yōu)勢(shì)。對(duì)比例3中Y型熱軋的開(kāi)坯溫度較低，使得材料強(qiáng)度偏高、韌性降低，極易出現(xiàn)軋制裂紋。因此，以上制備方法均不適用于高溫用高強(qiáng)韌鉬合金的制備加工。

[0028]本發(fā)明提供了一種高溫用高強(qiáng)韌鉬合金的制備方法，通過(guò)機(jī)械融合包覆工藝，將碳化鉿粉和碳粉均勻包覆在鉬粉顆粒表面，確保每個(gè)鉬顆粒都能與強(qiáng)化相碳化鉿粉和碳粉充分接觸，顯著提高了材料的微觀均勻性。碳化鉿在鉬合金中的均勻分布起到了彌散強(qiáng)化和第二相強(qiáng)化作用，提升了鉬合金的室溫及高溫強(qiáng)韌性、硬度和高溫組織穩(wěn)定性。碳化鉿的加入有效避免了鉿元素的過(guò)度富集或聚集，避免了強(qiáng)化過(guò)度而韌塑性不足的問(wèn)題，同時(shí)保證了合金在后續(xù)變形加工中的良好可加工性。碳粉能夠在高溫?zé)Y(jié)階段與氧反應(yīng)生成CO或CO2，減少氧化物夾雜的生成概率，深度降低鉬合金中的氧含量。碳化鉿與碳的協(xié)同作用，顯著降低強(qiáng)化元素鉿的氧化趨勢(shì)和概率，抑制了大尺寸氧化鉿顆粒的生成，確保鉬基體中微納米級(jí)碳化鉿顆粒的均勻彌散分布，起到細(xì)化晶粒、強(qiáng)化晶界的作用，優(yōu)化了鉬合金的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能，降低了材料開(kāi)裂的傾向，顯著提升了鉬合金的再結(jié)晶溫度和高溫強(qiáng)度。此外，本發(fā)明通過(guò)原料端的凈化還原處理，有效控制了氧/氮含量，顯著降低了硬脆氧/氮化物顆粒的生成概率，從源頭上減少了氧/氮化物雜質(zhì)的形成，降低了材料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，進(jìn)而提升了合金的燒結(jié)及變形加工性能。在變形加工階段采用具有無(wú)扭轉(zhuǎn)、微張力優(yōu)勢(shì)的Y型熱軋，確保了坯料受力均勻，并通過(guò)連續(xù)變形獲得精細(xì)均勻的顯微組織。本發(fā)明提供的高溫用高強(qiáng)韌鉬合金綜合性能優(yōu)異，氧含量≤100ppm，室溫抗拉強(qiáng)度≥1000 MPa，延伸率≥30%，1400℃抗拉強(qiáng)度≥350 MPa，展現(xiàn)出良好的強(qiáng)韌性匹配和高溫穩(wěn)定性。

[0029]上文描述了本發(fā)明的一些示例性實(shí)施例，可以理解，上述實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。這些實(shí)施例中的特征可以合適的方式進(jìn)行重新組合，而由此獲得的方案仍在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍內(nèi)。基于上述實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，也即凡在本申請(qǐng)的精神和原理之內(nèi)所作的所有修改、等同替換和改進(jìn)等，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍內(nèi)。

說(shuō)明書(shū)附圖(4)