一种含镧钨棒坯及其制备方法与应用与流程

本发明属于钨制品，具体是一种含镧钨棒坯及其制备方法与应用。

背景技术：

1、纯钨具有低温脆性、晶粒组织均匀性差的特点，导致钨材料强度不足，特别是当钨材料制备成丝状、刀刃状以后，存在强度不足、易发生变形、不抗压的缺陷。

2、相关技术中钨丝一般采用如下方法制备：

3、将钨棒坯旋锻方法加工成直径为3mm左右的钨杆；然后进一步用模子拉拔的方法加工成各种不同粗细的钨丝。即钨棒坯的性能会对钨丝的性能存在较大影响；且相关技术中钨丝的室温抗拉强度为3000mpa～4000mpa，即相关技术中钨棒坯制备得到钨丝强度较低。

4、因此，本发明提供了一种含镧钨棒坯，以解决上述背景技术中提出的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种含镧钨棒坯，以解决上述背景技术中提出的问题和缺陷的至少一个方面。

2、本发明还提供了上述含镧钨棒坯的制备方法。

3、本发明还提供了上述含镧钨棒坯的应用。

4、具体如下，本发明第一方面提供了一种含镧钨棒坯，所述含镧钨棒坯由钨合金制成；

5、所述钨合金中包括镧氧化物；

6、所述钨合金中镧氧化物的质量百分数为0.05％～0.5％；

7、所述含镧钨棒坯的平均晶粒度在5000个/mm2以上。

8、根据本发明含镧钨棒坯技术方案中的一种方案，至少具备如下有益效果：

9、本发明的钨合金通过在钨中添加镧制备得到，镧作为强化元素，一方面，镧分布在基体晶界上，有效阻止晶粒的长大；从而实现了对含镧钨棒坯的平均晶粒度进行控制，从而使最终制得的钨合金丝强度高；另一方面，镧元素颗粒在基体中以球形分布在晶界上，有效缓解了钨合金晶界微裂纹的应力集中，并起到颗粒强化作用，提高钨合金强度。

10、根据本发明的一些实施方式，所述钨合金中镧氧化物的质量百分数为0.06％～0.5％。

11、根据本发明的一些实施方式，所述钨合金中镧氧化物的质量百分数为0.1％～0.5％。

12、根据本发明的一些实施方式，所述钨合金中镧氧化物的质量百分数为0.12％～0.5％。

13、根据本发明的一些实施方式，所述钨合金中镧氧化物的质量百分数为0.15％～0.5％。

14、根据本发明的一些实施方式，所述钨合金中镧氧化物的质量百分数为0.18％～0.5％。

15、根据本发明的一些实施方式，所述钨合金中镧氧化物的质量百分数为0.2％～0.5％。

16、根据本发明的一些实施方式，所述钨合金中镧氧化物的质量百分数为0.25％～0.5％。

17、根据本发明的一些实施方式，所述钨合金中镧氧化物的质量百分数为0.25％～0.45％。

18、根据本发明的一些实施方式，所述钨合金中镧氧化物的质量百分数为0.25％～0.4％。

19、根据本发明的一些实施方式，所述钨合金中镧氧化物的质量百分数为0.25％～0.35％。

20、根据本发明的一些实施方式，所述钨合金中镧氧化物的质量百分数为0.25％～0.3％。

21、根据本发明的一些实施方式，所述钨合金中镧氧化物的质量百分数为0.26％～0.3％。

22、根据本发明的一些实施方式，所述钨合金中镧氧化物的质量百分数为0.28％～0.3％。

23、本发明通过提高镧的氧化物含量可以使含镧钨棒坯的性能得到提升，但是，在镧氧化物质量含量大于0.5％时，后续加工难度会有较大增加。

24、根据本发明的一些实施方式，所述氧化镧为三氧化二镧(la2o3)。

25、根据本发明的一些实施方式，所述镧氧化物的粒径在1.0μm以下。

26、镧的氧化物粒径通过显微分析在1.0μm以下，镧的氧化物粒径小并均匀分散于钨晶粒晶界和晶内，后续加工时不易过早破裂形成裂纹源，并有利于协调钨晶粒变形。

27、根据本发明的一些实施方式，所述镧氧化物的平均粒径为0.3μm～1.0μm。

28、根据本发明的一些实施方式，所述镧氧化物的平均粒径为0.5μm～1.0μm。

29、根据本发明的一些实施方式，所述钨合金中还包括铼氧化物和铈氧化物中的至少一种。

30、根据本发明的一些实施方式，所述铼氧化物的质量分数为0.15％～0.2％。

31、根据本发明的一些实施方式，所述铈氧化物的质量分数为0.05％～0.1％。

32、根据本发明的一些实施方式，所述铼氧化物为re2o3。

33、根据本发明的一些实施方式，所述铈氧化物为ceo2。

34、根据本发明的一些实施方式，所述含镧钨棒坯的密度在18.6g/cm3以上。

35、根据本发明的一些实施方式，所述含镧钨棒坯的密度在18.65g/cm3以上。

36、根据本发明的一些实施方式，所述含镧钨棒坯的密度在18.7g/cm3以上。

37、根据本发明的一些实施方式，所述含镧钨棒坯的密度在18.75g/cm3以上。

38、根据本发明的一些实施方式，所述含镧钨棒坯的密度为18.7g/cm3～18.85g/cm3。

39、相关技术中含镧钨棒坯密度一般为17.2g/cm3～17.6g/cm3，组织中气孔和连续气孔缺陷较多，在加工过程容易形成裂纹源；而且组织中经常有异常长大钨晶粒，后续深加工过程晶粒变形不均，形成裂纹源；在拉拨加工制丝过程容易出现断丝，导致实收率较低。而本发明通过控制含镧钨棒坯的密度，使钨晶粒组织均匀，无异常长大晶粒，进一步提高实收率。

40、根据本发明的一些实施方式，所述含镧钨棒坯的平均晶粒度为6000个/mm2以上。

41、根据本发明的一些实施方式，所述含镧钨棒坯的平均晶粒度为7000个/mm2以上。

42、根据本发明的一些实施方式，所述含镧钨棒坯的平均晶粒度为8000个/mm2以上。

43、根据本发明的一些实施方式，所述含镧钨棒坯的平均晶粒度为9000个/mm2以上。

44、根据本发明的一些实施方式，所述含镧钨棒坯的平均晶粒度为10000个/mm2以上。

45、根据本发明的一些实施方式，所述含镧钨棒坯的平均晶粒度为6000个/mm2～15000个/mm2。

46、根据本发明的一些实施方式，所述含镧钨棒坯的平均晶粒度为6000个/mm2～9000个/mm2。

47、在单位体积中，细晶粒金属晶界面积大，变形或者裂纹在金属中运动会遇到更多晶界的阻隔。

48、本发明第二方面提供了上述含镧钨棒坯的制备方法，包括以下步骤：

49、s1、将第一钨粉和含镧溶液混合后进行超声辅助烘干，制得预处理钨粉；

50、s2、再将所述预处理钨粉还原，制得合金粉；

51、s3、再将所述合金粉和第二钨粉混合后冷等静压、烧结；

52、所述烧结的温度为2400℃～2600℃。

53、根据本发明制备方法技术方案中的一种技术方案，至少具备如下有益效果：

54、本发明的制备方法，通过将含镧溶液和第一钨粉混合后采用超声辅助烘干，在烘干的过程中，含镧溶液中镧化合物晶粒会析出；而在超声的作用下，超声的能量作用于晶粒，从而使晶粒破碎，从而增加形核数，同时使得镧化合物的晶粒得到充分的细化；同时，在超声的作用下，还能有效破碎钨的团聚粉末，使得钨颗粒得以细化。

55、本发明经步骤s2还原制得的钨合金粉粒度小，粒度分布中细端粒度占比高，烧结活性高，在后续烧结过程中容易增加镧的氧化物颗粒聚积长大程度。

56、本发明通过将还原制备的合金粉与合适粒度的第二钨粉进行固固混合制备出最终需要的合金粉，固固混合后的合金粉粒度分布范围窄，平均粒径小，有利于后续烧结出致密度、组织均匀、镧的氧化物粒径小的含镧钨棒坯。

57、本发明还通过对烧结温度进行控制，从而控制原子的扩散速率，进一步实现了对晶相组织进行控制，从而进一步提升了最终制得的钨合金丝的强度。

58、根据本发明的一些实施方式，所述含镧溶液包括硝酸镧溶液。

59、根据本发明的一些实施方式，所述硝酸镧溶液的摩尔浓度为0.5mol/l～0.6mol/l。

60、根据本发明的一些实施方式，所述含镧溶液还包括硝酸铈溶液和硝酸铼溶液中的至少一种。

61、根据本发明的一些实施方式，所述硝酸铈溶液的摩尔浓度为0.5mol/l～0.6mol/l。

62、根据本发明的一些实施方式，所述硝酸铼溶液的摩尔浓度为0.5mol/l～0.6mol/l。

63、根据本发明的一些实施方式，所述超声的功率为200w～300w。

64、根据本发明的一些实施方式，所述烘干的温度在110℃以下。

65、根据本发明的一些实施方式，所述烘干的温度为100℃～110℃。

66、根据本发明的一些实施方式，所述烘干的时间为6h～8h。

67、根据本发明的一些实施方式，所述还原的温度为700℃～800℃。

68、根据本发明的一些实施方式，所述还原的时间为5h～7h。

69、根据本发明的一些实施方式，所述还原的气氛为氢气。

70、根据本发明的一些实施方式，所述合金粉的平均粒径为1.5μm～2.0μm。

71、根据本发明的一些实施方式，所述合金粉的平均粒径为1.7μm～2.0μm。

72、根据本发明的一些实施方式，所述合金粉中镧氧化物的粒径在0.3μm以下。

73、根据本发明的一些实施方式，步骤s3中将所述合金粉和所述第二钨粉混合后制得混合合金粉。

74、根据本发明的一些实施方式，所述第二钨粉的平均粒径为1.0μm～2.5μm。

75、根据本发明的一些实施方式，所述混合合金粉的平均粒度为1.0μm～2.5μm。

76、根据本发明的一些实施方式，所述混合合金粉的d90在15μm以下。

77、根据本发明的一些实施方式，所述混合合金粉的径距在1.8以下。

78、根据本发明的一些实施方式，步骤s3中所述混合的时间为5h～10h。

79、根据本发明的一些实施方式，步骤s3中所述混合的转速为20r/min～30r/min。

80、根据本发明的一些实施方式，步骤s3中所述混合的转速为25r/min。

81、根据本发明的一些实施方式，所述冷等静压制得压坯。

82、根据本发明的一些实施方式，所述冷等静压的压力为150mpa～200mpa。

83、根据本发明的一些实施方式，所述压坯的单重为2.0kg～4.0kg。

84、根据本发明的一些实施方式，所述烧结的气氛为保护气氛。

85、根据本发明的一些实施方式，所述保护气氛为氢气。

86、根据本发明的一些实施方式，所述烧结前升温。

87、根据本发明的一些实施方式，所述升温的程序如下：

88、第一段升温：从20℃～30℃升温至1000℃～1100℃，升温时间为8h～12h；

89、第一段保温：在1000℃～1100℃下保温0.5h～1.5h；

90、第二段升温：从1000℃～1100℃升温至1800℃～2000℃，升温时间为6h～8h；

91、第二段保温：在1800℃～2000℃下保温1.5h～2.5h；

92、第三段升温：从1800℃～2000℃下升温至2400℃～2600℃，升温时间为2h～3h。

93、根据本发明的一些实施方式，所述烧结的时间为10h～12h。

94、本发明第三方面提供了上述含镧钨棒坯在制备钨丝中的应用。

95、根据本发明的一些实施方式，所述钨丝的丝径在20μm以下。

96、根据本发明的一些实施方式，所述钨丝的抗拉强度在5800mpa以上。

97、根据本发明的一些实施方式，所述钨丝的抗拉强度在6000mpa以上。

98、根据本发明的一些实施方式，所述钨丝的抗拉强度在6200mpa以上。

99、根据本发明的一些实施方式，所述钨丝的抗拉强度在6400mpa以上。

100、根据本发明的一些实施方式，所述钨丝的抗拉强度在6500mpa以上。

101、根据本发明的一些实施方式，所述钨丝的抗拉强度为5800mpa～7000mpa。

102、根据本发明的一些实施方式，所述含镧钨棒坯在制备切割丝领域中的应用。