退火工藝對鉬板拉深性能影響規律研究

■ 劉杰，李琳玲，陳利

由于鉬及鉬合金具有熔點高，彈性模量高，線脹系數小，導電、導熱性能好，以及耐酸堿等優良性能，被廣泛應用于電子工業領域，如在電子管中的鉬筒柵極。但是鉬板在室溫條件下塑性差、高溫易氧化的特性，目前成形制造純鉬板拉深件的方法主要有兩種：其一，常溫下多道次普通拉深工藝，如將常溫拉深與變薄拉深工藝相結合，通過8道次拉深工序組合將0.2mm純鉬板材拉深為高度5mm、外徑1.6mm、厚度為0.1mm的鉬杯；其二，帶保護氣體或真空環境下的熱拉深工藝，如在真空加熱技術和變壓邊力拉深技術的基礎上，開發難變形材料的真空熱拉深系統，并通過閉環控制技術實時調節溫度、壓邊力和凸模速度等關鍵工藝參數，在溫度870℃、真空度10-2Pa的條件下進行2.0mm鉬板的拉深試驗，獲取合格零件。

多道次常溫拉深方法成形純鉬零件雖然工序繁多，但是對設備、工裝復雜程度要求低，適用于形狀簡單的零部件。本研究主要關注退火工藝對多道次鉬板拉深性能的影響規律，通過合理優化退火工藝參數，避免拉深過程中產生缺陷，獲取尺寸合格的零部件。

1. 試件與材料

采用粉末冶金法制備出鉬板坯，隨后交叉軋制成厚度為0.3mm的退火態鉬板材，其主要化學成分如附表所示。

圖1 零件尺寸示意

材料化學成分（質量分數） （%）

該零件為深筒狀，深度為13mm，筒底直徑為12mm，如圖1所示。

2. 成形結果與討論

成形前坯料直徑為35mm，擬采用三道次拉深工藝成形。第一道次拉深成形出直徑為18mm，高度為7mm的筒形件，如圖2所示。試件表面光潔、平整，無開裂缺陷，因材料的各向異性，在端口處出現制耳現象。

第一道次拉深結束后對預成形件進行真空退火處理，提高材料的塑性。為獲取合適的熱處理工藝參數，通過改變退火溫度，研究退火工藝對預成形件成形能力的影響程度。

由于鉬沒有相變點，通常采用真空條件下，再結晶溫度以下進行軟化退火。而鉬的再結晶溫度為900～1425℃，真空退火過程中退火溫度分別采取800℃、820℃、840℃、860℃，工藝曲線如圖3所示。真空熱處理過程中真空度為10-3Pa。

圖2 第一道次拉深后試件

當退火溫度分別為800℃、840℃和860℃時，第二道次拉深成形過程中產生破裂現象，如圖4a所示。當退火溫度為820℃時，成形出直徑為14m m，高度為11mm的筒形件，如圖4b所示。

第二道次拉深結束后再次對預成形件進行真空退火處理。當退火溫度840℃時，最終成形出直徑為12mm，高度為13mm的筒形件，如圖5所示。

圖4 不同退火工藝參數下第二道次拉深后試件

圖5 第三道次拉深后試件

圖3 真空熱處理工藝曲線

為了證實工藝優化的通用性，進行20件不同批次鉬板的試驗研究，拉深后零件的合格率達95%以上。研究表明，選擇合適的真空退火工藝，通過多道次拉深，可以獲得尺寸符合要求的筒形件。

3. 結語

采取真空退火工藝可以改善多道次拉深變形過程中材料塑性。真空退火溫度過高或過低均會促進拉深過程產生破裂缺陷，當第一次真空退火溫度為820℃，第二次真空退火溫度為840℃時，可以獲取尺寸符合要求的純鉬筒形零件。

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