自耗熔煉工藝製備鎢鋯合金

鎢鋯合金是一種典型的含能結構材料，該類材料在室溫條件下相當穩定，且具有較高的強度，而在衝擊載荷作用下，鎢鋯合金中鋯基元素因受衝擊而誘發化學反應，釋放出大量的熱量。利用該特性製成的鎢鋯合金破片，即可利用其強度來侵徹貫穿目標，又可利用其釋放特性對目標產生附加的毀傷，最終顯著提高破片對目標的毀傷效果，在軍事領域有較廣闊的應用前景。

鎢鋯合金製備主要有兩種方法：(1)是粉末冶金工藝：粉末冶金可以製備出鎢含量很高的合金材料，這種工藝在燒結過程中屬於固相燒結，元素之間擴散較少，合金化程度不高，很難達到絕對緻密。(2)真空熔煉方法：真空熔煉可以製備出材料性能較高的合金，得到熔煉態合金材料，但是由於非自耗電弧熔煉溫度的限制，對高鎢含量的鎢鋯合金熔煉增加了難度，而且鎢元素密度高，電弧熔煉中易出現鎢組元沉降現象，很難製備出組織均勻的高鎢合金。

針對現有技術而提供一種高鎢含量鎢鋯合金的製備方法，其稱之為 自耗熔煉工藝，所製成品鎢含量可達到50％以上，最高可達70％。

技術方案為包括以下步驟：

(1)配粉、混粉

以ZrTi粉(鋯鈦粉)與W粉(鎢粉)各50％(品質百分比)配粉，用混料罐混合均勻，混粉時間為2h，混粉後摻入5％SBP膠並造粒。

 (2)壓制、燒結

採用冷等靜壓機220MPa壓制，保壓2min，分級卸壓，制得壓坯；將壓坯600℃脫脂，時間為2h，1300℃燒結，保溫1.5h；精車去除氧化皮，製成圓柱形電極，將電極作為自耗電弧熔煉的自耗電極。

(3)自耗電弧熔煉

自耗電弧熔煉的真空度為10-1Pa以上，熔煉電壓在30V，經過兩次自耗電弧熔煉：

A、一次熔煉

熔煉電流1～1.25KA，穩弧電流為1.8～2.5A，熔煉時間為2～3min，冷卻到150℃以 下出爐，出爐後即可得到高鎢含量鎢鋯合金(即ZrTi-50W一次錠)，選用水冷銅坩堝。

B、二次熔煉

將上述制得的ZrTi-50W一次錠用作二次熔煉電極，熔煉電流1.25～1.5KA，穩弧電 流為1.8～2.5A，熔煉時間為3～6min，熔煉完成後冷卻到150℃以下出爐，出爐後即可得高鎢含量鎢鋯合金成品。

与现有技术相比，上述工艺通过粉末冶金工艺和自耗熔炼工艺结合制备高钨含量钨锆合金，一方面，采用粉末冶金工艺制备自耗电极，电极强度较高， 熔炼中不会出现“掉渣”现象，且粉末烧结能很好地改善了电极中钨和其他元素的分布 状态，有利于铸锭的成分组织均匀性，进而可以得到钨含量高达70％的熔炼态钨锆合金。另一方面，通过自耗熔炼工艺，可以净化合金，消除夹杂，使材料的致密度与强韧性比 粉末冶金态合金有进一步提高。

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