[發明專利]一種高性能粉末冶金Mo－Ti－Zr鉬合金的制備方法

無效

• 申請號: 200810031044.5
• 申請日: 2008-04-11
• 公開（公告）號: CN101250635A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 范景蓮;成會朝;盧明園;田家敏;劉濤
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C27/04;B22F3/12;C22F1/18
• 代理公司: 中南大學專利中心
• 代理人: 胡燕瑜

技術領域：

本發明涉及粉末冶金領域，特別是采用粉末冶金方法制備高性能TZM(Mo-Ti-Zr)鉬合金的方法。

背景技術：

TZM合金是鉬基合金中較為常用的一種，因其具有熔點高、強度大、導電導熱性能好、抗蝕性能強及高溫力學性能良好等優點，被大量用于加工高溫結構材料，在航空、航天及原子核能工業等高溫領域獲得了十分廣泛的應用。目前，合金元素Ti、Zr及C添加到Mo中制備TZM合金可采用電弧熔煉法及粉末冶金法，其中以電弧熔煉較為普遍。然而，這種方法工藝十分復雜，尤其是熔煉過程，由于各種元素熔點差異較大，合金中元素偏聚現象嚴重，最小化合金元素偏聚的方法是重復將合金鑄塊磨成粉多次重復熔煉，這樣，便使得工序更為復雜化。同時，電弧熔煉方法所制合金的顯微組織粗大，成品率較低，加工量大，導致其生產成本非常高。粉末冶金方法工序相對簡單，可以節省真空電弧爐、大型擠壓機和鍛錘以及相應的高溫加熱爐等大型設備，使工序簡化，生產周期縮短，消耗降低，生產能力及成品率得以提高，制備出的零部件形狀復雜，成品接近最終形狀，加工量少或無加工、材料利用率高，同時所得合金顯微組織均勻，晶粒較細小，產品質量較高，具有較低的經濟成本和非常大的技術優勢。目前，國內外已有一些研究學者研究了TZM合金的粉末冶金制備技術，所制備的TZM合金強度范圍在490～540MPa之間，其強度尚有待提高，同時普通粉末冶金方法制備的TZM合金存在的韌性較低的缺陷仍是制約此種合金在應用上的瓶頸。

發明內容：

本發明克服了電弧熔煉及普通粉末冶金工藝的不足，采用高能球磨+模壓成型+預燒結+高溫燒結+燒結后序處理技術制備高性能TZM鉬合金。將金屬Mo粉，與Ti或TiH₂和Zr或ZrH₂粉末及有機粘結劑在高能球磨機中進行機械球磨，制備出混合均勻的合金粉末；采用壓制成型制備合金壓坯，壓坯在分別在保護氣氛下進行低溫預燒和高溫燒結，最后燒結坯在保護氣氛下進行燒結后序處理，所制備出的TZM鉬合金力學性能較電弧熔煉法和普通粉末冶金法制造的合金優異，拉伸強度最高能達570～600Mpa，延伸率達19～25％。

為達到上述目的，本發明所采用的方案是：

一種粉末冶金高性能Mo-Ti-Zr(TZM)鉬合金的制備方法，其特征在于：

(1)合金元素及其成分為Ti(0.4～1.0wt％)、Zr(0.06～0.12wt％)及C(0.01～0.04wt％)，余量為Mo；

(2)合金粉末加入0.5～1.5wt％有機粘結劑，采用高能球磨制備預合金粉末，有機粘結劑為石蠟、聚乙二醇、硬脂酸或PVB中的一種或多種有機粘結劑；

(3)將所制備預合金粉末在壓機上壓制成型；

(4)將所制備的壓坯在保護氣氛下進行預燒結、脫氫和脫氧，其工藝為：從室溫升到250～600℃保溫30～150min，再升到700～1200℃保溫30～180min。采用的保護氣氛可為真空，N₂，Ar，H₂中的一種或兩種；

(5)將預燒坯在保護氣氛下進行高溫燒結，脫氧及控碳，其工藝為：從室溫升到1200～1700℃保溫30～150min，最后升到1800～2050℃保溫60～210min。采用的保護氣氛可為真空，N₂，Ar，H₂中的一種或兩種；

(6)將制備的燒結坯在保護氣氛下進行進一步處理，在1100～1500℃保溫30～180min，保護氣氛為真空，N₂，Ar，H₂中的一種或兩種；

(7)將熱處理后的合金樣品進行性能檢測，其拉伸強度最高能達580～600Mpa，延伸率達19～25％，合金力學性能較普通粉末冶金法制造的合金優異。

本發明的優點和積極效果，體現在：

1.采用粉末冶金方法，相對于電弧熔煉方法，其工序簡單，同時所得合金性能較高。

2.采用混合粉末高能球磨制備預合金粉末，預合金粉末經成型后采用預燒結、脫氫脫氧+高溫燒結、高溫脫氧控碳+燒結后序處理技術制備TZM合金，相對于普通粉末冶金工藝所制合金，其抗拉強度大大提高，同時克服了粉末冶金TZM合金延伸率普遍低下的問題，延伸率達19～25％。

3.采用高能球磨制備合金粉末，混合粉末發生機械預合金化，提高了合金元素在Mo中的固溶量。

具體實施方式：

實例1：