[發明專利]一種高強度抗氧化鉬基復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201210341187.2
• 申請日: 2012-09-16
• 公開（公告）號: CN102828095A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 周張健;丁慶明;鐘銘;談軍
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C22C27/04
• 分類號: C22C27/04;C22C1/04
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

技術領域

本發明涉及一種新型高強度抗氧化鉬基復合材料，以及該鉬基復合材料的制備方法。

背景技術

鉬作為具有重要戰略意義的稀有難熔金屬，其熔點高、強度大、硬度高、耐磨性和導熱導電性好，此外，鉬膨脹系數小、具有良好的耐蝕性能，因而廣泛應用于冶金、石油、機械、國防、化工、航空航天、電子、核工業等諸多領域(見Li?Honggui(李洪桂)．Metallurgy?of?Rare?Earth(稀有金屬冶金學)[M]．Beijing：Metallurgic?Industry?Press，1990)。但由于鉬的高溫抗氧化能力差，同時生成的氧化物使鉬的微觀結構變得疏松，并且這些氧化物還會像一種載體，繼續向內部傳遞氧，最終導致鉬的脆化，這樣就限制了鉬作為結構材料更加廣泛的使用。因此，深入研究開發性能優異的鉬合金和改進鉬合金的生產工藝是現在的當務之急。

目前在高溫鉬合金研究領域主要以TZM、摻雜鉬合金、稀土鉬合金為主，它們各自在不同的應用領域表現出優越的性能。隨著現在工業的發展，在一些特殊的應用領域如高溫合金頂頭、高溫鉬舟、航空航天用的高溫噴管、聚變堆用面向等離子體材料等，對材料的高溫硬度及高溫抗氧化性能有了更高的要求(見臧純勇，湯慧萍，王建永等．鉬金屬高溫抗氧化能力的研究概況[J]．材料熱處理技術，2008，37(24)：125-128)。目前的鉬基復合材料已不能滿足客戶的需求，對高性能的鉬基復合材料的開發與改進顯得十分必要和迫切。

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發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的是提供一種高強度抗氧化鉬基復合材料的制備方法，以提高鉬基復合材料的硬度、抗彎強度及高溫抗氧化性。

本發明的技術方案是:?一種高強度抗氧化鉬基復合材料的制備方法,具體工藝為：

步驟1：將純度≥99.9%的粒度分別為0.2-10微米的鉬粉、50-100微米的鉻粉、20-80微米釔粉和20-80微米的鋁粉，按照設計好的成分配比進行稱量；其中，成分配比范圍為：Mo?80.00%-96.70%，Cr?2.00%-15.00%，Y?0.30%-2.00%，Al?1.00%-3.00%；

步驟2：將步驟1配比好的粉末原料放入充滿高純氬氣球的磨罐中，然后在臥式行星球磨機上進行機械合金化，球磨時間不少于10小時；

步驟3：熱壓燒結：將合金化的粉末裝入石墨燒結模具中，然后放入熱壓爐中，首先對模具中的粉末施加10-20MPa的壓力，加壓方式為雙向加壓；然后對爐體抽真空，真空度≤0.02Pa，然后對樣品進行加熱燒結加熱速率：5-10℃/min；燒結溫度：1400～1600℃，然后加壓到30～60MPa，保溫時間為1.5～2.5h，燒結體經研磨拋光，得到相對密度為96%～99.5%的高強度抗氧化鉬基復合材料。

本發明與現有合金及技術相比，最大優點在于：本發明的復合材料的配方合理，通過對鉬、鉻、釔、鋁的成分配比進行優化獲得兼具有優良抗高溫氧化性能和強度的鉬基復合材料。

?具體實施方式

????下面結合具體實施例對本發明的技術方案作進一步說明。

實施例1：

按質量百分比計的組分及含量為：Mo?87%，Cr?10%，Y?2%，?Al?1%；上述原料均為單質，其中Mo粉粒度為0.5?微米，純度≥99.9%；Cr粉粒度為50?微米，純度≥99.9%；Y粉粒度為30?微米，純度≥99.9%；Al粉粒度為30微米，純度≥99.9%；將稱量好的粉末原料放入充滿高純氬氣的球磨罐中，然后在臥式行星球磨機上進行機械合金化，球磨時間為15小時；將機械合金化粉裝入石墨燒結模具內，進行熱壓燒結，燒結條件：燒結壓力為40MPa、燒結溫度為1400℃，保溫時間2h、真空度0.01Pa。

經燒結制備出的Mo-10Cr-2Y-1Al合金，相對密度達到99.01%，室溫硬度和室溫抗彎強度分別為738.95HV和899.3MPa。

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實施例2：