近年來,鉬加工業(yè)的技術進步有目共睹,金堆城鉬業(yè)集團有限公司和洛鉬高科鉬鎢材料有限公司采用“連軋開坯-長線拉伸”技術,可將直徑50mm的鉬棒直接連軋成直徑?5.8 mm的線坯,線坯單重達25 kg。該生產線技術性能穩(wěn)定,可使產品成品率達到97%,比采用傳統(tǒng)工藝提高工效60倍,而能耗僅為傳統(tǒng)工藝方法的1/3。鑭鉬等熱陰極材料及制備技術、微波煅燒鉬酸銨制取高純三氧化鉬新工藝、三氧化鉬除鎢新工藝等逐步應用于工業(yè)生產。?
與此同時,粉末冶金與壓力加工領域中的其他相關技術對推進鉬加工業(yè)的技術進步也起到很大的作用。?
(1) 選冶材一體化的高效短流程制備技術?
在選冶方面,對于鉬粉末的制備,主要是采用傳統(tǒng)方法先制備高純單質,后混合的方法,造成了能耗、污染增加,且制造過程存在非均勻、低效益的問題,如果針對鉬冶煉中間產品,結合粉末粒度、結構、形貌控制技術,就能實現(xiàn)多元鉬基制品高效短流程制備,達到節(jié)約資源和能源的目標。?
(2) 粉末冶金近凈成形技術?
近10年來,粉末冶金領域涌現(xiàn)出了許多新技術,但在鉬行業(yè)中并未得到普遍推廣和應用,值得鉬加工業(yè)去借鑒。?
a. 溫壓技術?
溫壓是使用金屬粉末和特殊潤滑劑在高于室溫(約130~150 ℃)
下壓制成形,獲得高密度制品(壓坯)的技術。隨著鐵基粉末冶金溫壓技術的日趨成熟,溫壓工藝正逐漸向非鐵基材料領域滲透,溫壓工藝可以有效提高鉬基合金等粉末壓坯密度,此外,作為常規(guī)溫壓工藝的延伸和發(fā)展,流動溫壓工藝因具有成形復雜零件的能力,亦具有廣闊的應用前景。?
b. 注射成形技術?
金屬注射成形(Metal Injection Molding,簡稱MIM)技術是將傳統(tǒng)粉末冶金技術和塑料注射成形技術相結合的一種新的粉末冶金近凈成形技術,在制備具有復雜幾何形狀、均勻組織結構和高性能的高精度近凈形產品方面具有獨特的優(yōu)勢。隨著科技工業(yè)的發(fā)展,對異型、結構復雜的鉬及其合金零部件的需求越來越大,普通壓制、燒結工藝已不能滿足社會對異型鉬及其合金小零部件的需求。因此,注射成形將在鉬及其合金制備方面擁有一席之地,中南大學、北京科技大學等高校和科研院所已開展了相關工作。?
c. 粉末鍛造技術?
粉末鍛造是將傳統(tǒng)粉末冶金和精密鍛造結合起來的一種新技術,是將粉末燒結的預成形坯經加熱后,在閉式模中鍛造成零件,可以制取密度接近材料理論密度的粉末鍛件,克服了普通粉末冶金零件密度低的缺點,使粉末鍛件的某些物理和力學性能達到甚至超過普通鍛件的水平,同時,又保持了普通粉末冶金少屑、無屑工藝的優(yōu)點。該技術在鉬及鉬合金的等溫鍛造方面得到應用。?
(3) 粉末冶金燒結技術?
a. 放電等離子快速燒結(SPS)技術?
放電等離子快速燒結是在粉末顆粒間直接通入脈沖電流進行加熱燒結的技術,由于它融等離子體活化、熱壓、電阻加熱為一體,具有燒結時間短、溫度控制準確、易自動化、燒結樣品顆粒均勻、致密度高等優(yōu)點,僅在幾分鐘之內就使燒結產品的相對理論密度接近100%,而且能抑制樣品顆粒的長大,提高材料的各種性能,因而在材料處理過程中充分顯示了優(yōu)越性,廣泛應用于納米材料、梯度功能材料、金屬材料、磁性材料、復合材料、陶瓷等材料的制備。目前,北京工業(yè)大學、北京科技大學、中科院上海硅酸鹽所已在鉬、稀土鉬等方面進行了應用。?
b. 微波燒結(Microwave Sintering)技術?
微波燒結是一種利用微波加熱來對材料進行燒結的技術。其原理是利用材料吸收微波能轉化為內部分子的動能和熱能,使得材料整體均勻加熱至一定溫度而實現(xiàn)致密化燒結的一種方法,是快速制備高質量新材料和制備具有新性能的傳統(tǒng)材料的重要技術手段。具有快速加熱、燒結溫度低、細化材料組織、改進材料性能、安全無污染以及高效節(jié)能等優(yōu)點。?
(4) 壓力加工技術?
a. 靜液擠壓技術?
靜液擠壓是利用高壓粘性介質對毛坯施加壓力,使毛坯材料產生塑性變形,通過凹模型腔出口擠出的技術。由于高壓粘性介質對毛坯材料的三向壓力,提高了被擠材料的塑性。難熔金屬鉬因其變形抗力大、塑性差而難以加工,而且在900~1500 ℃高溫下,這些金屬材料不能暴露在空氣中成形。采用靜液擠壓,以玻璃-石墨混合物為高壓介質,可以較好地對鉬及其合金進行成形。?
b. 超聲拉絲技術?
超聲拉絲是在常規(guī)拉絲過程中疊加超聲振動處理的技術,超聲拉絲技術除了可以降低鉬及其合金的變形抗力,使變形更加均勻,更有利于發(fā)揮其塑性外,還可以降低拉拔力,改變組織結構,提高耐高溫持久性,同時生產效率也明顯提高。?
與此同時,粉末冶金與壓力加工領域中的其他相關技術對推進鉬加工業(yè)的技術進步也起到很大的作用。?
(1) 選冶材一體化的高效短流程制備技術?
在選冶方面,對于鉬粉末的制備,主要是采用傳統(tǒng)方法先制備高純單質,后混合的方法,造成了能耗、污染增加,且制造過程存在非均勻、低效益的問題,如果針對鉬冶煉中間產品,結合粉末粒度、結構、形貌控制技術,就能實現(xiàn)多元鉬基制品高效短流程制備,達到節(jié)約資源和能源的目標。?
(2) 粉末冶金近凈成形技術?
近10年來,粉末冶金領域涌現(xiàn)出了許多新技術,但在鉬行業(yè)中并未得到普遍推廣和應用,值得鉬加工業(yè)去借鑒。?
a. 溫壓技術?
溫壓是使用金屬粉末和特殊潤滑劑在高于室溫(約130~150 ℃)
下壓制成形,獲得高密度制品(壓坯)的技術。隨著鐵基粉末冶金溫壓技術的日趨成熟,溫壓工藝正逐漸向非鐵基材料領域滲透,溫壓工藝可以有效提高鉬基合金等粉末壓坯密度,此外,作為常規(guī)溫壓工藝的延伸和發(fā)展,流動溫壓工藝因具有成形復雜零件的能力,亦具有廣闊的應用前景。?
b. 注射成形技術?
金屬注射成形(Metal Injection Molding,簡稱MIM)技術是將傳統(tǒng)粉末冶金技術和塑料注射成形技術相結合的一種新的粉末冶金近凈成形技術,在制備具有復雜幾何形狀、均勻組織結構和高性能的高精度近凈形產品方面具有獨特的優(yōu)勢。隨著科技工業(yè)的發(fā)展,對異型、結構復雜的鉬及其合金零部件的需求越來越大,普通壓制、燒結工藝已不能滿足社會對異型鉬及其合金小零部件的需求。因此,注射成形將在鉬及其合金制備方面擁有一席之地,中南大學、北京科技大學等高校和科研院所已開展了相關工作。?
c. 粉末鍛造技術?
粉末鍛造是將傳統(tǒng)粉末冶金和精密鍛造結合起來的一種新技術,是將粉末燒結的預成形坯經加熱后,在閉式模中鍛造成零件,可以制取密度接近材料理論密度的粉末鍛件,克服了普通粉末冶金零件密度低的缺點,使粉末鍛件的某些物理和力學性能達到甚至超過普通鍛件的水平,同時,又保持了普通粉末冶金少屑、無屑工藝的優(yōu)點。該技術在鉬及鉬合金的等溫鍛造方面得到應用。?
(3) 粉末冶金燒結技術?
a. 放電等離子快速燒結(SPS)技術?
放電等離子快速燒結是在粉末顆粒間直接通入脈沖電流進行加熱燒結的技術,由于它融等離子體活化、熱壓、電阻加熱為一體,具有燒結時間短、溫度控制準確、易自動化、燒結樣品顆粒均勻、致密度高等優(yōu)點,僅在幾分鐘之內就使燒結產品的相對理論密度接近100%,而且能抑制樣品顆粒的長大,提高材料的各種性能,因而在材料處理過程中充分顯示了優(yōu)越性,廣泛應用于納米材料、梯度功能材料、金屬材料、磁性材料、復合材料、陶瓷等材料的制備。目前,北京工業(yè)大學、北京科技大學、中科院上海硅酸鹽所已在鉬、稀土鉬等方面進行了應用。?
b. 微波燒結(Microwave Sintering)技術?
微波燒結是一種利用微波加熱來對材料進行燒結的技術。其原理是利用材料吸收微波能轉化為內部分子的動能和熱能,使得材料整體均勻加熱至一定溫度而實現(xiàn)致密化燒結的一種方法,是快速制備高質量新材料和制備具有新性能的傳統(tǒng)材料的重要技術手段。具有快速加熱、燒結溫度低、細化材料組織、改進材料性能、安全無污染以及高效節(jié)能等優(yōu)點。?
(4) 壓力加工技術?
a. 靜液擠壓技術?
靜液擠壓是利用高壓粘性介質對毛坯施加壓力,使毛坯材料產生塑性變形,通過凹模型腔出口擠出的技術。由于高壓粘性介質對毛坯材料的三向壓力,提高了被擠材料的塑性。難熔金屬鉬因其變形抗力大、塑性差而難以加工,而且在900~1500 ℃高溫下,這些金屬材料不能暴露在空氣中成形。采用靜液擠壓,以玻璃-石墨混合物為高壓介質,可以較好地對鉬及其合金進行成形。?
b. 超聲拉絲技術?
超聲拉絲是在常規(guī)拉絲過程中疊加超聲振動處理的技術,超聲拉絲技術除了可以降低鉬及其合金的變形抗力,使變形更加均勻,更有利于發(fā)揮其塑性外,還可以降低拉拔力,改變組織結構,提高耐高溫持久性,同時生產效率也明顯提高。?