钨高熵合金的生产方法

钨系高熵合金包括W-Mo-Nb-Ta-Ti、W-Ni-Co、W-Co-Cr-Fe-Ni、W-Co-Mo-Ni-V、W-Ti-Al-Mo-Si、W-Mo-Nb-Zr-V等,这些含钨高熵合金主要是以体心立方结构为主,具有较高的强度,但其常温下的塑性较差,且几乎都含有高中子活化系数元素如Nb、Mo,这极为不利于未来在国际热核聚变堆中的应用。因此,有研究者提出了一种新的生产方法,具体步骤如下:

一、原料方面:

该钨系高熵合金为W-V-Ti、W-V-Ta、W-Ti-Ta、W-Ti-V-Ta、W-Ti-V-Ta-Re系合金中的一种或多种。

等原子比例的W-V-Ti、W-V-Ta、W-Ti-Ta、W-Ti-V-Ta、W-Ti-V-Ta-Re高熵合金能形成体心立方相。

二、步骤方面:

1)粉体预烧结:按合金配比称取粉末原料,并在惰性气氛中进行球磨干混,得到球磨混料;将球磨混料压制成坯,再在1470~1500℃的真空炉中进行烧结,得合金烧结样品。

2)合金熔炼:将合金烧结样品切割成小块,并放入电弧熔炼炉的坩埚内;然后,对电弧熔炼炉的腔室抽真空至低于9×10-3pa,再向电弧熔炼炉的腔室内充入氩气,并进行氩弧熔炼;熔炼结束后,冷却至室温,得初坯;将初坯置于坩埚内,重复前述熔炼步骤至少2次,即得钨系高熵合金。

该生产方法的注意事项如下:

(1)步骤1)中,按合金配比称取粉末原料,并向滚筒中充入惰性气体,再将称取的粉末原料置于充入惰性气体的滚筒中进行球磨干混;将球磨混料压制成坯,压制压力为160~300mpa,压制时间为10~800min;在真空炉中进行烧结的烧结时间为40~300min。

(2)步骤2)中,对电弧熔炼炉的腔室抽真空至1×10-5~9×10-3pa,再向电弧熔炼炉的腔室内充入0.6~0.8个大气压;氩弧熔炼的电流为300~600a,熔炼时间1~3min,且熔炼坩埚为铜坩埚,熔炼过程中需要通冷却水进行冷却。

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