[發(fā)明專利]一種鉬基復合材料及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910064476.0
• 申請日: 2009-03-25
• 公開（公告）號: CN101519746A
• 公開（公告）日: 2009-09-02
• 發(fā)明（設計）人: 魏世忠;徐流杰;李繼文;張國賞;代寶珠;李保元;馬向東;周玉成
• 申請（專利權(quán)）人: 河南科技大學
• 主分類號: C22C27/04
• 分類號: C22C27/04;C22C32/00;C22C1/04;B22F9/08;B22F9/22
• 代理公司: 鄭州睿信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 陳 浩;牛愛周

技術領域

本發(fā)明涉及一種鉬基復合材料，同時涉及一種該鉬基復合材料的制備方法。

背景技術

鉬和鉬合金具有熔點高、高溫強度高、高溫蠕變速率低、導熱及導電性能好、膨脹系數(shù)小、抗熱震性能好、抗磨損性和抗腐蝕性能強等優(yōu)良特性，廣泛應用于化學工業(yè)、冶金工業(yè)及金屬加工工業(yè)、航空航天工業(yè)和核能技術等領域。然而，鉬金屬及其合金的高熔點、較高的硬度、易氧化，導致熔煉及加工困難；低溫脆性、再結(jié)晶脆性、高溫抗氧化能力差和焊接性能差等缺點，限制了鉬金屬及其合金作為結(jié)構(gòu)材料更加廣泛的使用。因此，深入研究開發(fā)性能優(yōu)異的鉬合金和改進鉬合金的生產(chǎn)工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量是我國廣大科技工作者的當務之急。

目前在高溫鉬合金研究領域主要以TZM、稀土鉬合金、摻雜鉬合金為主，它們各自在不同應用領域表現(xiàn)出優(yōu)越的性能。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，在一些特殊應用領域如高溫抗磨領域，典型的產(chǎn)品如金屬壓力加工行業(yè)用的鉬頂頭、航空航天用的高溫噴管、高溫鉬舟等，要求材料具有較高的高溫硬度和高溫耐磨性。隨著越來越多的行業(yè)和技術領域?qū)Σ牧弦蟮牟粩嗵岣撸虼四壳暗你f基材料的高再結(jié)晶溫度、好的高溫抗蠕變性能、高溫抗磨性能已不能滿足客戶的要求，對高性能的鉬基材料的開發(fā)和改進顯得十分必要和迫切。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種氧化鋁顆粒增強的鉬基復合材料，以提高鉬基復合材料的高溫硬度和高溫耐磨性。

本發(fā)明另一目的是提供一種該鉬基復合材料的制備方法。

為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明鉬基復合材料所采用的技術方案是：一種鉬基復合材料，由以下體積百分比的組分組成：氧化鋁3～20％，其余的為鉬及不可避免的雜質(zhì)。

所述的鉬基復合材料是以硝酸鋁和氧化鉬為原料制備而成。

所述的原料由以下質(zhì)量百分比的組分組成：硝酸鋁1.3～12.0％，其余的為氧化鉬及不可避免的雜質(zhì)。

所述氧化鋁的粒度為0.4～1微米。

所述鉬的粒度為1～4微米。

本發(fā)明的鉬基復合材料的制備方法具體包括如下步驟：

①稱取氧化鉬粉末和硝酸鋁；

②將稱取的硝酸鋁制成硝酸鋁水溶液，利用噴霧法與所取得的氧化鉬粉末均勻混合，然后在180～200℃烘干2～2.5小時得到混合粉末；

③將烘干的混合粉末在500～1000℃氫氣氣氛下還原6～11小時；

④將還原的混合粉末在180～220MPa壓力下冷等靜壓，制成坯料；

⑤將坯料在1600～2000℃氫氣氣氛下燒結(jié)16～18小時，制得鉬基復合材料。

所述的鉬基復合材料由以下體積百分比的組分組成：氧化鋁3～20％，其余的為鉬及不可避免的雜質(zhì)。所述氧化鋁的粒度為0.4～1微米，鉬的粒度為1～4微米。

所述氧化鉬為二氧化鉬或三氧化鉬。

所述的硝酸鋁水溶液的濃度為30～35w％。

所述步驟③為首先在520～540℃氫氣氣氛下還原反應2～5小時，然后在850～950℃氫氣氣氛下還原反應4～6小時。

氧化鋁是一種具有高溫穩(wěn)定性強、硬度高、耐磨性強等優(yōu)異性能的化合物。本發(fā)明的鉬基復合材料是在鉬金屬基體中均勻分散有氧化鋁顆粒，使得該材料具有較高的再結(jié)晶溫度和高溫抗蠕變性能；而且該材料中一定體積分數(shù)氧化鋁的陶瓷相可以作為高溫抗磨相，達到了鉬基復合材料具有高溫抗磨性的目的。并且鉬基復合材料還具有其他鉬和鉬合金所具有導熱及導電性能好、膨脹系數(shù)小、抗熱震性能好和抗腐蝕性能等優(yōu)良的性能，提高了鉬基復合材料的實用性，以滿足相應行業(yè)和技術領域?qū)︺f基復合材料的較高需求。

本發(fā)明鉬基復合材料的制備方法中，采用了硝酸鋁溶液與氧化鉬粉末噴霧混合，硝酸鋁成分在氧化鉬還原過程中首先受熱分解成氧化鋁顆粒，保證了所得到的氧化鋁的顆粒度在0.4～1微米，也不會影響氧化鉬的還原過程，同時又保證了氧化鋁與鉬基的均勻混合。

制備過程中所涉及的化學方程式如下所示：

4Al(NO₃)₃→2Al₂O₃+12NO₂+3O₂

MoO₂+2H₂→Mo+2H₂O

MoO₃+3H₂→Mo+3H₂O