[發明專利]一種高性能鉬釤合金的制備方法及高性能鉬釤合金

在審

• 申請號: 202010586438.8
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111575566A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 黃華欽;黃貞益;唐木生;侯清宇;張寧飛;吳金泉;何豪;吳朝陽;劉莉
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: C22C27/04
• 分類號: C22C27/04;C22C32/00;C22C1/05;C22C1/10
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 李湘群

本發明公開了一種高性能鉬釤合金的制備方法及高性能鉬釤合金。該方法包括設計材料組成、混料、研磨、填粉、壓燒五個步驟。本發明中的第二相與其他稀土氧化物相比，其強化效果好，可以更有效的提升鉬合金的硬度，同時有效降低合金在高溫時的摩擦損耗；本發明使用SPS燒結，可以提高燒結效率，降低燒結時間和燒結溫度，一定程度上減少了鉬晶粒長大的時間，起到了進一步細化晶粒的作用；采用本發明所述的方法制備的Mo?Sm₂O₃合金在室溫下其硬度得到提高。本發明的方法在使用SPS技術的基礎上制備了強度和高溫減磨性均優于純鉬合金的鉬釤合金。

技術領域

本發明涉及鉬合金材料技術領域，更具體地說，涉及一種鉬釤合金的制備方法及高性能鉬釤合金。

背景技術

鉬是不可再生的重要戰略資源，具有熔點高、高溫強度高、熱膨脹系數小、導熱導電和抗熱震性能好、耐熱疲勞等特性。鉬產品廣泛應用于鋼鐵、有色金屬、石油、化工、電子、國防、航空航天、核工業等領域。但鉬金屬具有體心立方金屬所固有的低溫脆性和韌-脆轉變的特點，限制了其作為結構材料更加廣泛的使用。通過合金化可以有效改善鉬基材料的性能，但是高溫會促進鉬合金的晶粒長大，傳統的制備方法由于工藝復雜，燒結時間較長，很難得到細小晶粒的鉬合金，這種方法制備的鉬合金具有較大的脆性，較低的硬度，其摻雜的第二相也較為粗大，進一步降低了合金的性能。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明的目的是提供一種具有較高強度和良好性能鉬釤合金的制備方法及鉬釤合金。

為達到上述目的，本發明提供的技術方案如下：

一種高性能鉬釤合金的制備方法，包括以下步驟：

(1)設計材料組成：按照質量分數百分比計，所用材料包括97％～99.8％的Mo和0.2％～3％的Sm₂O₃；

(2)混料：按照步驟(1)的材料組成，將各組分進行混合得到混合粉末；所述混合粉末的微觀結構為近球形，平均粒度在3-5μm，Mo粉與Sm₂O₃的質量比為(97～99):(0.2～3.0)；

(3)研磨：在機械研磨裝置中將步驟(2)中得到的混合粉末進行機械研磨，研磨時長為3-7小時，同時填充保護氣氛；

(4)填粉：通過一套石墨模具來固定粉末成形，該模具的成分為石墨，無其他雜質，其包括上壓頭、下壓頭和具有測溫孔的中空陰模，上壓頭和下壓頭的結構相同，均為柱狀結構，石墨陰模為套筒狀中空結構，石墨陰模的側壁上開設有測溫孔；將下壓頭先塞入陰模內孔中，放入石墨片，然后將步驟(3)中得到的混合粉末填充到陰模內部中的下壓頭上，同樣放入石墨片，再將上壓頭從陰模上方塞入內孔中，通過上壓頭和下壓頭將混合金屬粉末壓緊；

(5)壓燒：將步驟(4)中得到的待燒結模具置入放電等離子燒結系統的爐膛中，抽取爐內空氣至真空狀態；接著，調整壓力系統，使壓頭對模具保持恒定壓力；隨后通入電流對金屬粉末進行燒結，得到Mo-Sm₂O₃合金。

更進一步的，所述上壓頭和下壓頭均為直徑30mm、高35mm的圓柱狀結構，石墨陰模為外徑60mm、內徑30mm、高50mm的套筒狀中空結構，石墨陰模在中間高度位置開設有直徑4mm、深度5mm的測溫孔，所述石墨片為直徑30mm的石墨圓片。

更進一步的，研磨時球料比為10：1，球磨速度為200-300r/min，正反交互球磨。

更進一步的，在研磨過程中加入無水乙醇。

更進一步的，所述石墨模具與石墨圓片的成分相同，均不含有其他雜質。