本發(fā)明涉及一種鎢合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
鎢合金是以鎢為基加入其他元素組成的合金。在金屬中，鎢的熔點最高，高溫強(qiáng)度和抗蠕變性能以及導(dǎo)熱、導(dǎo)電和電子發(fā)射性能都好，比重大，除大量用于制造硬質(zhì)合金和作合金添加劑外，鎢及其合金廣泛用于電子、電光源工業(yè)，也在航天、鑄造、武器等部門中用于制作火箭噴管、壓鑄模具、穿甲彈芯、觸點、發(fā)熱體和隔熱屏等。
1907年，一種低鎳含量的鎢合金問世， 它是通過機(jī)械加工方法制備的，但是嚴(yán)重的脆性妨礙了它的應(yīng)用。直到1909年，美國通用電器公司的庫利奇(w．D．Coolidge)通過粉末冶金法制得 鎢坯條，再利用機(jī)械加工生產(chǎn)出在室溫下具有延性的鎢絲，從而奠定了鎢絲加工業(yè)的基礎(chǔ)，也奠定了粉末冶金的基礎(chǔ)。
然而這種“延性”鎢合金在燈泡點燃后表現(xiàn)出明顯的脆性。1913年，平奇(Pintsch)發(fā)明了釷鎢絲(ThO2的 含量為1%～2%)，從而使白熾燈絲的脆性大大降低。起初，燈絲的下垂(見鎢絲的抗下垂性能)并不是一個問題，因為此時的燈絲是直絲，但1913年以后， 蘭米爾(Langmuir)將直絲改為螺旋絲，這樣，當(dāng)燈泡使用時，高的工作溫度和自重的作用使燈絲下垂，因而純鎢和釷鎢都難以滿足使用要求。
為了解決鎢絲下垂和壽命短等問題，1917年，柏斯(A．Pacz)發(fā)明了高溫下“不變形”的鎢合金。起初，他在制備純鎢時采用耐火坩堝焙燒WO3，無意中發(fā)現(xiàn)用這種WO3還原所得鎢粉制成的鎢絲螺旋，經(jīng)再結(jié)晶后異常神秘地不再下垂。隨后，經(jīng)過218次反復(fù)實驗驗證，他終于發(fā)現(xiàn)在鎢酸(WO3·H2O)中添加鉀和鈉的硅酸鹽，經(jīng)過還原、壓制、燒結(jié)、加工等制得的鎢絲，再結(jié)晶后形成相當(dāng)粗的晶粒結(jié)構(gòu)，既不軟又抗下垂，這是最早的不下垂鎢絲。柏斯的發(fā)現(xiàn)奠定了不下垂鎢絲的生產(chǎn)基礎(chǔ)，直到現(xiàn)在美國仍稱不下垂鎢絲為“218鎢絲”，以紀(jì)念柏斯的這項重大發(fā)現(xiàn)。
摻雜鎢合金的生產(chǎn)工序冗長，包括鎢冶煉、粉末冶金制坯和塑性加工幾個主要階段。
摻雜鎢合金的生產(chǎn)通常選用仲鎢酸銨(APT)為原料。從鎢精礦制取仲鎢酸銨除了傳 統(tǒng)的經(jīng)典工藝外，20世紀(jì)50年代國際上開展了萃取法和離子交換法的研究，中國在70年代也采用了這些工藝，從而簡化了工藝流程，提高了鎢的回收率。20世紀(jì)60年代以來，許多國家都相繼采用藍(lán)色氧化鎢摻雜工藝代替三氧化鎢摻雜，從而提高了摻雜效果。鎢粉的酸洗是20世紀(jì)60年代開始應(yīng)用于生產(chǎn)的，其主要目的在于洗去鎢粉中多余的摻雜劑、超細(xì)粉和部分有害雜質(zhì)，從而改善加工性能，提高鎢絲的高溫性能。從20世紀(jì)60年代開始，孔型軋制法不斷得到應(yīng)用?？仔蛙堉剖鞘古髁显谝粚πD(zhuǎn)著的軋輥的孔 型中通過，在軋輥壓力的作用下使斷面減縮和長度延伸。
雖然只有少部分鎢礦最終被做成燈鎢絲和類似的產(chǎn)品，鎢在科學(xué)上和技術(shù)上所承擔(dān)的最重要的意義就是其研究成果向?qū)嶋H應(yīng)用的轉(zhuǎn)換。所獲得的知識在粉末冶金新的領(lǐng)域，尤其是在硬質(zhì)合金的制造上具有不可估量的價值。然而，目前市面上的鎢合金強(qiáng)度不足。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種強(qiáng)度高的鎢合金及其制備方法。
為解決上述問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種鎢合金，包括以下重量份數(shù)配比的原料：鎢100-102份、鋁10-12份、銅8-10份、氧化鉬1-3份、錳4-6份、硼化釩1-3份、氧化釹2-4份、錫1-3份、氧化鏑1-3份、氧化鐠2-4份、氧化釔5-7份、三氧化二鉻2-4份、碳化硼1-3份、鈦白粉6-8份、碳化硅1-3份和石墨粉1-3份。
進(jìn)一步的，包括以下重量份數(shù)配比的原料：鎢102份、鋁10份、銅8份、氧化鉬1份、錳4份、硼化釩1份、氧化釹2份、錫1份、氧化鏑1份、氧化鐠2份、氧化釔5份、三氧化二鉻2份、碳化硼1份、鈦白粉6份、碳化硅1份和石墨粉1份。
進(jìn)一步的，包括以下重量份數(shù)配比的原料：鎢100份、鋁12份、銅10份、氧化鉬3份、錳6份、硼化釩3份、氧化釹4份、錫3份、氧化鏑3份、氧化鐠4份、氧化釔7份、三氧化二鉻4份、碳化硼3份、鈦白粉8份、碳化硅3份和石墨粉3份。
進(jìn)一步的，包括以下重量份數(shù)配比的原料：鎢101份、鋁11份、銅9份、氧化鉬2份、錳5份、硼化釩2份、氧化釹3份、錫2份、氧化鏑2份、氧化鐠3份、氧化釔6份、三氧化二鉻3份、碳化硼2份、鈦白粉7份、碳化硅2份和石墨粉2份。
本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問題是提供一種鎢合金的制備方法，包括以下步驟：
1）將鎢100-102份、鋁10-12份、銅8-10份、氧化鉬1-3份和錳4-6份一起倒入到金屬熔煉爐中，然后加熱至1100℃，待所有原料完全熔化后進(jìn)行攪拌，制得液體金屬，備用；
2）將硼化釩1-3份、氧化釹2-4份、錫1-3份、氧化鏑1-3份、氧化鐠2-4份、氧化釔5-7份、三氧化二鉻2-4份、碳化硼1-3份、鈦白粉6-8份、碳化硅1-3份和石墨粉1-3份一起倒入到步驟1）制得的液體混合金屬中，并繼續(xù)加熱10分鐘，充分?jǐn)嚢?，制得混合液體金屬，備用；
3）將步驟2）制得的混合液體金屬倒入到壓鑄機(jī)中進(jìn)行壓鑄，即得鎢合金。
本發(fā)明的有益效果是：通過添加有氧化鏑、氧化鐠、氧化釔等含有稀土元素的物質(zhì)對鎢進(jìn)行改性，使得鎢的相結(jié)構(gòu)和微觀組織都發(fā)生很大的變化，并且添加了三氧化二鉻和碳化硼進(jìn)行進(jìn)一步加強(qiáng)，使得成品具有優(yōu)秀的強(qiáng)度。
具體實施方式
實施例1：
一種鎢合金，包括以下重量份數(shù)配比的原料：鎢102份、鋁10份、銅8份、氧化鉬1份、錳4份、硼化釩1份、氧化釹2份、錫1份、氧化鏑1份、氧化鐠2份、氧化釔5份、三氧化二鉻2份、碳化硼1份、鈦白粉6份、碳化硅1份和石墨粉1份。
一種鎢合金的制備方法包括以下步驟：
1）將鎢102份、鋁10份、銅8份、氧化鉬1份和錳4份一起倒入到金屬熔煉爐中，然后加熱至1100℃，待所有原料完全熔化后進(jìn)行攪拌，制得液體金屬，備用；
2）將硼化釩1份、氧化釹2份、錫1份、氧化鏑1份、氧化鐠2份、氧化釔5份、三氧化二鉻2份、碳化硼1份、鈦白粉6份、碳化硅1份和石墨粉1份一起倒入到步驟1）制得的液體混合金屬中，并繼續(xù)加熱10分鐘，充分?jǐn)嚢?，制得混合液體金屬，備用；
3）將步驟2）制得的混合液體金屬倒入到壓鑄機(jī)中進(jìn)行壓鑄，即得鎢合金。
實施例2：
一種鎢合金，包括以下重量份數(shù)配比的原料：鎢100份、鋁12份、銅10份、氧化鉬3份、錳6份、硼化釩3份、氧化釹4份、錫3份、氧化鏑3份、氧化鐠4份、氧化釔7份、三氧化二鉻4份、碳化硼3份、鈦白粉8份、碳化硅3份和石墨粉3份。
一種鎢合金的制備方法，包括以下步驟：
1）將鎢100份、鋁12份、銅10份、氧化鉬3份和錳6份一起倒入到金屬熔煉爐中，然后加熱至1100℃，待所有原料完全熔化后進(jìn)行攪拌，制得液體金屬，備用；
2）將硼化釩3份、氧化釹4份、錫3份、氧化鏑3份、氧化鐠4份、氧化釔7份、三氧化二鉻4份、碳化硼3份、鈦白粉8份、碳化硅3份和石墨粉3份一起倒入到步驟1）制得的液體混合金屬中，并繼續(xù)加熱10分鐘，充分?jǐn)嚢?，制得混合液體金屬，備用；
3）將步驟2）制得的混合液體金屬倒入到壓鑄機(jī)中進(jìn)行壓鑄，即得鎢合金。
實施例3：
一種鎢合金，包括以下重量份數(shù)配比的原料：鎢101份、鋁11份、銅9份、氧化鉬2份、錳5份、硼化釩2份、氧化釹3份、錫2份、氧化鏑2份、氧化鐠3份、氧化釔6份、三氧化二鉻3份、碳化硼2份、鈦白粉7份、碳化硅2份和石墨粉2份。
一種鎢合金的制備方法，包括以下步驟：
1）將鎢101份、鋁11份、銅9份、氧化鉬2份和錳5份一起倒入到金屬熔煉爐中，然后加熱至1100℃，待所有原料完全熔化后進(jìn)行攪拌，制得液體金屬，備用；
2）將硼化釩2份、氧化釹3份、錫2份、氧化鏑2份、氧化鐠3份、氧化釔6份、三氧化二鉻3份、碳化硼2份、鈦白粉7份、碳化硅2份和石墨粉2份一起倒入到步驟1）制得的液體混合金屬中，并繼續(xù)加熱10分鐘，充分?jǐn)嚢?，制得混合液體金屬，備用；
3）將步驟2）制得的混合液體金屬倒入到壓鑄機(jī)中進(jìn)行壓鑄，即得鎢合金。
實驗例
將本發(fā)明的鎢合金作為實驗組，現(xiàn)有的鎢合金作為對照組進(jìn)行對照實驗，具體結(jié)果如下表所示：
通過對2組實驗進(jìn)行檢查，本發(fā)明的鎢合金與現(xiàn)有的普通的鎢合金相比硬度和抗壓強(qiáng)度高。
本發(fā)明的有益效果是：通過添加有氧化鏑、氧化鐠、氧化釔等含有稀土元素的物質(zhì)對鎢進(jìn)行改性，使得鎢的相結(jié)構(gòu)和微觀組織都發(fā)生很大的變化，并且添加了三氧化二鉻和碳化硼進(jìn)行進(jìn)一步加強(qiáng)，使得成品具有優(yōu)秀的強(qiáng)度。
以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。