本發(fā)明涉及的是粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型鎢合金預(yù)制破片的制備方法。

背景技術(shù)：

高密度鎢合金具有密度高、強度和硬度高、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好、熱膨脹系數(shù)低、吸收射線能力強以及耐高壓、耐電蝕性能優(yōu)良等特點，有利于對其進行機加工、焊接、鍛壓及熱處理，在國防軍工、航空航天、電子信息、能源、冶金、機械加工和核工業(yè)等領(lǐng)域中有著不可替代的作用。鎢合金預(yù)制破片密度高、穿甲能力強，是防空、反輻射、面殺傷的主要殺傷元素之一，預(yù)制破片技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各種類型的戰(zhàn)斗部上。所用的預(yù)制破片主要有圓柱體、球體、立方體、長方體等，目前，軍用高比重鎢合金預(yù)制破片都是外表光滑，通過實踐和理論分析，光滑圓球飛行時速度損失較快，在一定程度上降低了鎢合金預(yù)制破片對目標的穿透能力。

中國實用新型專利申請?zhí)朇N202270311U公布的一種高比重鎢合金預(yù)制破片球，在光滑圓球的表面設(shè)有一些凹坑，這種帶凹坑的鎢合金球與表面光滑的鎢合金相比，在同樣地條件下，飛行球速度得到一定程度的提高，但是該方法生產(chǎn)效率低，且該產(chǎn)品對目標的穿透能力有限。

注射成形技術(shù)是國際上發(fā)展最為迅猛的一項新型粉末冶金近凈成形技術(shù)，它可成形復(fù)雜形狀、組織結(jié)構(gòu)均勻、尺寸精度高的制品，而且自動化程度高，適合大規(guī)模生產(chǎn)，是一種很有前途的成形方法。目前注射成型技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于鎢合金異形零件的生產(chǎn)。在中國發(fā)明專利申請?zhí)朇N102581281A中公布的一種手機振子的制備方法，它將鎢基合金粉與水溶性的粘接劑在165-180℃的溫度下混合，得到混合物，將所得混合物模壓成型為手機振子坯件，將所得手機振子坯件進行脫脂處理以脫除其中的粘接劑，最后在氮氣保護下進行微波燒結(jié)，制備得到手機振子；采用注射成形發(fā)制備圓球形鎢合金預(yù)制破片，通過調(diào)整注射參數(shù)消除缺陷，通過調(diào)整燒結(jié)來提高合金力學(xué)性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本發(fā)明目的是在于提供一種新型鎢合金預(yù)制破片的制備方法，將注射成型技術(shù)引入到鎢合金預(yù)制破片的生產(chǎn)，使帶橢圓形凹坑的橢圓形預(yù)制破片一次成形，且可以一次成形多個產(chǎn)品，縮短了工藝流程，提高了生產(chǎn)效率。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種新型鎢合金預(yù)制破片的制備方法，其制備步驟為：(1)設(shè)計注射成型模具；

(2)將W、Ni、Fe原材料粉末在混合機中混合均勻；

(3)將混合粉和成型劑按比例在捏合機中捏合均勻；

(4)將捏合均勻的混合料進行擠出制粒；

(5)喂料：將制粒料放入注射機中，經(jīng)注射至注射成模具內(nèi)成型，形成橢圓形帶凹坑的壓坯；

(6)脫脂：脫模后，在脫膠爐中進行加熱脫脂；

(7)將脫脂后的毛坯在鉬絲推桿爐中進行燒結(jié)，燒結(jié)后形成鎢合金預(yù)制破片。

作為優(yōu)選，所述的W、Ni、Fe為鎢合金預(yù)制破片的主要成分，其中W質(zhì)量含量在85％-97％之間，Ni與Fe的質(zhì)量比在1.5-2.5之間。

作為優(yōu)選，所述的混合粉與成型劑的質(zhì)量比為20∶1，成形劑的組分為：59％石蠟、20％地蠟、10％醋酸乙烯酯共聚物、10％高密度聚乙烯、1％硬脂酸。

作為優(yōu)選，所述的成型模具為一模多腔，成型模具由注射模具分型面、型腔、流道組成，型腔表面設(shè)有凸起，注射模具型腔表面凸起的橢圓形的長軸與橢圓形型腔長軸相互平行。

作為優(yōu)選，所述的鎢合金預(yù)制破片表面凹坑為橢圓形，鎢合金預(yù)制破片的表面橢圓形凹坑的長軸長度為預(yù)制破片長軸長度的1/4，表面橢圓形凹坑的深度為凹坑長軸長度1/3。

作為優(yōu)選，所述的混合機為傾斜滾筒或雙錐混料機；所述的捏合機為真空捏合機；所述制備步驟(4)采用的設(shè)備為擠出制粒機；所述的注射機為真空注射機；所述的脫膠爐為氣氛脫脂爐；所述的鉬絲推桿爐為二鉬絲推桿燒結(jié)爐。

本發(fā)明的有益效果：將注射成型技術(shù)引入到鎢合金預(yù)制破片的生產(chǎn)，使帶橢圓形凹坑的橢圓形預(yù)制破片一次成形，且可以一次成形多個產(chǎn)品，縮短了工藝流程，提高了生產(chǎn)效率；這種帶凹坑的鎢合金預(yù)制破片比表面光滑的鎢合金球在同樣地條件下，飛行球速度得到一定程度的提高，且對目標的穿透能力有明顯的提高。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式來詳細說明本發(fā)明；

圖1為本發(fā)明預(yù)制破片的注射成型模具示意圖；

圖2為本發(fā)明鎢合金預(yù)制破片的型腔示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實施方式，進一步闡述本發(fā)明。

參照圖1-2，本具體實施方式采用以下技術(shù)方案：一種新型鎢合金預(yù)制破片的制備方法，通過以下步驟制備表面帶有橢圓形凹坑的橢圓形鎢合金預(yù)制破片：(1)設(shè)計一模多腔、橢圓形型腔表面帶橢圓凸起的成形模具；

(2)將W、Ni、Fe原材料粉末在混合機中混合均勻；W、Ni、Fe為鎢合金預(yù)制破片的主要成分，其中W質(zhì)量含量在85％-97％之間，Ni與Fe的質(zhì)量比在1.5-2.5之間；

(3)將混合粉和成型劑按比例在捏合機中捏合均勻；所述的混合粉與成型劑的質(zhì)量比為20∶1，成形劑的組分為：59％石蠟、20％地蠟、10％醋酸乙烯酯共聚物、10％高密度聚乙烯、1％硬脂酸；

(4)將捏合均勻的混合料進行擠出制粒；

(5)喂料：將制粒料放入注射機中，經(jīng)注射至注射成模具內(nèi)成型，形成橢圓形帶凹坑的壓坯；

(6)脫脂：脫模后，在脫膠爐中進行加熱脫脂；

(7)將脫脂后的毛坯在鉬絲推桿爐中進行燒結(jié)，燒結(jié)后形成鎢合金預(yù)制破片。

值得注意的是，所述的成型模具為一模多腔，成型模具由注射模具分型面1、型腔2、流道3組成，型腔2表面設(shè)有凸起4，注射模具型腔表面凸起的橢圓形的長軸與橢圓形型腔長軸相互平行。

值得注意的是，所述的鎢合金預(yù)制破片表面凹坑為橢圓形，鎢合金預(yù)制破片的表面橢圓形凹坑的長軸長度為預(yù)制破片長軸長度的1/4，表面橢圓形凹坑的深度為凹坑長軸長度1/3。

此外，所述的混合機為傾斜滾筒或雙錐混料機；所述的捏合機為真空捏合機；所述制備步驟(4)采用的設(shè)備為擠出制粒機；所述的注射機為真空注射機；所述的脫膠爐為氣氛脫脂爐；所述的鉬絲推桿爐為二鉬絲推桿燒結(jié)爐。

本具體實施方式把預(yù)制鎢合金破片設(shè)計成橢圓形，并且在橢圓形的表面按照一定的規(guī)律形成均勻分布的橢圓形凹坑，較現(xiàn)有表面光滑的預(yù)制破片或設(shè)計有多個同樣大小的凹坑的圓形鎢合金預(yù)制破片，飛行球速度更快，飛得更遠，穿透目標的能力更強。

實施例1：(1)設(shè)計一模多腔、橢圓形型腔表面帶橢圓凸起的成形模具，其中鎢合金預(yù)制破片注射模具型腔表面凸起的橢圓形的長軸與橢圓形型腔長軸與相互平行；

(2)將W粉、Ni粉、Fe粉3種原材料粉末，按照質(zhì)量比85∶17.5∶7.5進行稱重配料，之后放入球磨機中機械混合6h，其中球料比為22.5∶100，制成均勻混合粉；

(3)將均勻的混合粉與成型劑放入捏合機中捏合，混合粉與成型劑的質(zhì)量比為20∶1，之后在170℃、真空度＜0.01MPa捏合5h，捏合完成后停止加熱但繼續(xù)攪拌，當料溫＜50℃后出料；成型劑的組分為：59％PW(石蠟)+20％Ceresin(地蠟)+10％EVA(醋酸乙烯酯共聚物)+10％HDPE(高密度聚乙烯)+1％SA(硬脂酸)；

(4)將捏合后的混合料放入擠出制粒機中，連續(xù)擠出制粒3次，制粒機一區(qū)溫度120℃，二區(qū)溫度140℃，三區(qū)溫度110℃，模頭溫度100℃，擠出速度為30-35r/min，切刀轉(zhuǎn)速為20-25r/min，擠出的類球形顆粒直徑約3mm；

(5)將類球形顆粒放入注射機中，在110MPa壓力、溫度140℃下擠出至設(shè)計的模具中成型，等冷卻開模后取出壓坯；

(6)將壓坯放入熱脫脂爐中進行熱脫脂處理，升溫過程如下：室溫--(30mins)--115℃--(240mins)--350℃(保溫60mins)--(30mins)--490℃(30mins)--(30mins)--620℃(30mins)--(90mins)--降至室溫；

(7)將脫脂處理后的壓坯放入鉬絲推桿爐中燒結(jié)合金化，燒結(jié)溫度為1420℃，推舟速度為8mm/min，經(jīng)燒結(jié)后壓坯變成鎢合金預(yù)制破片。

實施例2：(1)設(shè)計一模多腔、橢圓形型腔表面帶橢圓凸起的成形模具，其中鎢合金預(yù)制破片注射模具型腔表面凸起的橢圓形的長軸與橢圓形型腔長軸與相互平行；

(2)將W粉、Ni粉、Fe粉3種原材料粉末，按照質(zhì)量比90∶7∶3進行稱重配料，之后放入球磨機中機械混合6h，其中球料比為22.5∶100，制成均勻混合粉；

(3)將均勻的混合粉與成型劑放入捏合機中捏合，混合粉與成型劑的質(zhì)量比為20∶1，之后在170℃、真空度＜0.01MPa捏合5h，捏合完成后停止加熱但繼續(xù)攪拌，當料溫＜50℃后出料；成型劑的組分為：59％PW(石蠟)+20％Ceresin(地蠟)+10％EVA(醋酸乙烯酯共聚物)+10％HDPE(高密度聚乙烯)+1％SA(硬脂酸)；

(4)將捏合后的混合料放入擠出制粒機中，連續(xù)擠出制粒3次，制粒機一區(qū)溫度120℃，二區(qū)溫度140℃，三區(qū)溫度110℃，模頭溫度100℃，擠出速度為30-35r/min，切刀轉(zhuǎn)速為20-25r/min，擠出的類球形顆粒直徑約3mm；

(5)將類球形顆粒放入注射機中，在110MPa壓力、溫度140℃下擠出至設(shè)計的模具中成型，等冷卻開模后取出壓坯；

(6)將壓坯放入熱脫脂爐中進行熱脫脂處理，升溫過程如下：室溫--(30mins)--115℃--(240mins)--350℃(保溫60mins)--(30mins)--490℃(30mins)--(30mins)--620℃(30mins)--(90mins)--降至室溫；

(7)將脫脂處理后的壓坯放入鉬絲推桿爐中燒結(jié)合金化，燒結(jié)溫度為1460℃，推舟速度為8mm/min，經(jīng)燒結(jié)后壓坯變成鎢合金預(yù)制破片。

實施例3：(1)設(shè)計一模多腔、橢圓形型腔表面帶橢圓凸起的成形模具，其中鎢合金預(yù)制破片注射模具型腔表面凸起的橢圓形的長軸與橢圓形型腔長軸與相互平行；

(2)將W粉、Ni粉、Fe粉3種原材料粉末，按照質(zhì)量比93∶4.9∶2.1進行稱重配料，之后放入球磨機中機械混合6h，其中球料比為22.5∶100，制成均勻混合粉；

(3)將均勻的混合粉與成型劑放入捏合機中捏合，混合粉與成型劑的質(zhì)量比為20∶1，之后在170℃、真空度＜0.01MPa捏合5h，捏合完成后停止加熱但繼續(xù)攪拌，當料溫＜50℃后出料；成型劑的組分為：59％PW(石蠟)+20％Ceresin(地蠟)+10％EVA(醋酸乙烯酯共聚物)+10％HDPE(高密度聚乙烯)+1％SA(硬脂酸)；

(4)將捏合后的混合料放入擠出制粒機中，連續(xù)擠出制粒3次，制粒機一區(qū)溫度120℃，二區(qū)溫度140℃，三區(qū)溫度110℃，模頭溫度100℃，擠出速度為30-35r/min，切刀轉(zhuǎn)速為20-25r/min，擠出的類球形顆粒直徑約3mm；

(5)將類球形顆粒放入注射機中，在110MPa壓力、溫度140℃下擠出至設(shè)計的模具中成型，等冷卻開模后取出壓坯；

(6)將壓坯放入熱脫脂爐中進行熱脫脂處理，升溫過程如下：室溫--(30mins)--115℃--(240mins)--350℃(保溫60mins)--(30mins)--490℃(30mins)--(30mins)--620℃(30mins)--(90mins)--降至室溫；

(7)將脫脂處理后的壓坯放入鉬絲推桿爐中燒結(jié)合金化，燒結(jié)溫度為1490℃，推舟速度為8mm/min，經(jīng)燒結(jié)后壓坯變成鎢合金預(yù)制破片。

實施例4：(1)設(shè)計一模多腔、橢圓形型腔表面帶橢圓凸起的成形模具，其中鎢合金預(yù)制破片注射模具型腔表面凸起的橢圓形的長軸與橢圓形型腔長軸與相互平行；

(2)將W粉、Ni粉、Fe粉3種原材料粉末，按照質(zhì)量比97∶2∶1進行稱重配料，之后放入球磨機中機械混合6h，其中球料比為22.5∶100，制成均勻混合粉；

(3)將均勻的混合粉與成型劑放入捏合機中捏合，混合粉與成型劑的質(zhì)量比為20∶1，之后在170℃、真空度＜0.01MPa捏合5h，捏合完成后停止加熱但繼續(xù)攪拌，當料溫＜50℃后出料；成型劑的組分為：59％PW(石蠟)+20％Ceresin(地蠟)+10％EVA(醋酸乙烯酯共聚物)+10％HDPE(高密度聚乙烯)+1％SA(硬脂酸)；

(4)將捏合后的混合料放入擠出制粒機中，連續(xù)擠出制粒3次，制粒機一區(qū)溫度120℃，二區(qū)溫度140℃，三區(qū)溫度110℃，模頭溫度100℃，擠出速度為30-35r/min，切刀轉(zhuǎn)速為20-25r/min，擠出的類球形顆粒直徑約3mm；

(5)將類球形顆粒放入注射機中，在110MPa壓力、溫度140℃下擠出至設(shè)計的模具中成型，等冷卻開模后取出壓坯；

(6)將壓坯放入熱脫脂爐中進行熱脫脂處理，升溫過程如下：室溫--(30mins)--115℃--(240mins)--350℃(保溫60mins)--(30mins)--490℃(30mins)--(30mins)--620℃(30mins)--(90mins)--降至室溫；

(7)將脫脂處理后的壓坯放入鉬絲推桿爐中燒結(jié)合金化，燒結(jié)溫度為1550℃，推舟速度為8mm/min，經(jīng)燒結(jié)后壓坯變成鎢合金預(yù)制破片。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。