Сплав на основе вольфрама

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению спеченных тяжелых сплавов на основе вольфрама, применяемых для изготовления изделий, подвергаемых значительной суммарной деформации до 50-80%, например для специзделий. Предложен сплав на основе вольфрама, содержащий кобальт, тантал, никель, железо, который дополнительно содержит лантан, при следующем соотношении компонентов, мас. %: кобальт 0,6-0,8; тантал 0,2-0,4; никель 2,0-5,0; железо 1,2-1,6; лантан 0,1-0,2; вольфрам остальное. Техническим результатом изобретения является обеспечение получения изделий с плотностью 17,8-18,2 кгс/см³ и повышенных характеристик прочности и пластичности. 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению спеченных тяжелых сплавов на основе вольфрама, применяемых для изготовления изделий, подвергаемых значительной суммарной деформации до 50-80%, например для специзделий.

Известен спеченный вольфрамовый сплав, содержащий железо, кобальт и никель как связующие материалы, в весовом отношении 1:1:3. Содержание вольфрама находится в пределах 90-95 вес.% (пат. ФРГ 3226648, МКИ³ С 22 С 1/04, 1984 г.). Этот сплав может быть подвергнут единичной деформации, не превышающей 25-40%, при этом плотность сплава не превышает 16,8-17,2 кгс/см³, а прочностные и пластические характеристики его не могут превышать σ_в=1350-1450 МПа, а относительное удлинение δ не более 4-6%, что не позволяет использовать эти сплавы в изделиях ответственного назначения из-за возможных разрушений деталей в процессе эксплуатации.

Ближайшим техническим решением является сварочный сплав, содержащий, мас.%: Вольфрам - 40-80 Никель - 10-40 Железо - 1-25 Один или более элементов из группы кобальта, хрома, титана, тантала, рутения, ванадия и молибдена - До 5 (пат. Англии 1301412, кл. С7А, 1972 г.). Однако, эти сплавы имеют высокую хрупкость и практически не могут быть подвергнуты пластической деформации, плотность их не превышает 16,8-17,2 кгс/см³, а прочностные и пластические характеристики не превышают 900-1150 МПа и δ=1-2%. При большом содержании никеля в сплаве появляется пористость, что снижает прочность и пластичность сплава. Соответственно данные сплавы могут быть использованы в качестве наплавочных материалов для повышения износостойкости штампов при горячей штамповке.

В основу изобретения положена задача разработки сплава, обеспечивающего получении изделий с плотностью не менее 17,8-18,2 кгс/см³ и повышенными характеристиками прочности и пластичности, т.е. σ_в не менее 1600-1800 МПа и δ не менее 10-12%.

Поставленная задача решается тем, что сплав на основе вольгфрама, содержащий кобальт, тантал, никель и железо, дополнительно содержит лантан при следующем соотношении компонентов, мас.%: Кобальт - 0,6-0,8 Тантал - 0,2-0,4 Никель - 2,0-5,0 Железо - 1,2-1,6
Лантан - 0,1-0,2
Вольфрам - Остальное
Введение в сплав лантана в количестве 0,1-0,2 мас.% обеспечивает рафинирование границ зерен в процессе высокотемпературного спекания, что обеспечивает более высокую пластичность материала.

При содержании лантана менее 0,1 мас.% необходимые прочность и пластичность не достигаются.

При содержании лантана более 0,2 мас.% увеличивается размер зерна, т.е. более 40 мкм, что резко снижает прочность и пластичность и даже приводит к разрушению материала при последующей пластической деформации.

Содержание никеля в сплаве в количестве 2,0-5,0 мас.% обеспечивает снижение температуры спекания до 1350^o-1380^o, что позволяет получить мелкую субструктуру зерна вольфрама и, следовательно, высокие пластические характеристики сплава при деформации.

При содержании никеля менее 2,0 мас.% качество сплава по сравнению с известными не улучшается.

При содержании никеля в сплаве более 5,0 мас.% не обеспечивается необходимая плотность (снижается) и соответственно прочность сплава.

Примеры.

Было изготовлено 11 вариантов предложенного сплава. Сплав изготавливали методом порошковой металлургии с последующим прессованием на прессе с усилием 400 тонн. Прессовки подвергали двухстадийному спеканию с последующим упрочнением методом ротационной ковки с суммарными деформациями не менее 60%. Для сравнения был изготовлен сплав по прототипу.

Свойства полученных образцов представлены в таблице в сравнении с образцами с запредельными соотношениями компонентов.

Как видно из таблицы, сплав предложенного состава обеспечивает повышенную прочность и пластичность изделия.

Формула изобретения

Сплав на основе вольфрама, содержащий кобальт, тантал, никель и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит лантан при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Кобальт - 0,6-0,8
Тантал - 0,2-0,4
Никель - 2,0-5,0
Железо - 1,2-1,6
Лантан - 0,1-0,2
Вольфрам - Остальноеы

РИСУНКИ

Рисунок 1