[发明专利]一种低氧钼合金的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种钼合金的制备方法及其应用，具体涉及一种含有钛、锆、铪、钽、铌中的一种或一种以上强化元素以及碳元素的低氧钼合金的制备方法及其应用，应用该方法制备的钼合金，其中氧含量可以至20ppm以下，最优可达到1ppm。

背景技术

含有钛、锆、铪、钽、铌中的一种或一种以上强化元素以及碳元素的钼合金，由于具有良好的高温性能，因而在医疗器械、航空航天、电子工业以及玻璃陶瓷制造业等行业中得到广泛应用。例如TZM、MHC，MTC等合金即为较典型的上述类型合金。

研究表明，钼合金的塑性-脆性转变温度、再结晶温度、韧性均与氧含量有关。含有钛、锆、铪、钽、铌中的一种或一种以上强化元素以及碳元素的钼合金内的氧易与强化元素结合，结合后的强化元素的氧化物颗粒较大，难以弥散均匀，强化效果差，且易形成裂纹源。钼合金内氧含量高时，会使合金塑性-脆性转变温度升高，再结晶温度降低，直接导致合金韧性降低，可加工性差，严重影响合金性能。钼合金内氧含量越高，合金性能越差，反之合金性能就越好，因此，氧是要严格控制的杂质元素。

生产上述合金的主要方法有两种：熔炼法和粉末冶金法。

熔炼法是将纯钼和一定量的钛、锆、铪、钽、铌中的一种或一种以上强化元素以及碳元素在真空下进行熔炼得到钼基合金的方法。熔炼法可以使上述合金内氧含量降到30ppm甚至20ppm以下。但熔炼法生产的上述合金晶粒粗大，工艺复杂，成品率低，成本高。

粉末冶金法是用钼粉与含钛、锆、铪、钽、铌中的一种或一种以上强化元素的粉末按一定比例均匀混合后经静压成形、烧结、轧制(锻造)、退火得到钼基合金的方法。粉末冶金法生产的钼合金晶粒细小，工序及设备简单，生产周期短，成品率高。但以往的粉末冶金技术很难降低合金内的氧含量，通常粉末冶金法生产的上述合金氧含量都在200ppm以上。

若采用氧含量较高的钼合金材料制作X射线管旋转阳极靶，不仅放气量较大，且很难承载如此大的负荷，易发生裂纹甚至断裂的情况，材料性能无法满足高温高速旋转的使用要求。

若采用氧含量较高的钼合金材料制作耐高温容器时，由于放气量大且高温强度低，容器也会出现放气污染熔融金属、或是出现裂纹渗漏金属的现象。

若采用氧含量较高的钼合金材料制作热锻模具以及烧结高温陶瓷垫板时，高温加工过程中模具易碎裂，垫板易变形，影响模具和垫板的使用寿命。

发明内容

本发明提供一种低氧钼合金的制备方法及其应用，主要解决了应用粉末冶金的方法制备出钼合金氧含量高的问题。

本发明的技术解决方案如下：

该低氧钼合金的制备方法包括以下步骤：

1)原料选取

选取费氏粒度为3μm～100μm的工业钼粉，费氏粒度为3μm～10μm的含强化元素的粉末，费氏粒度为0.1μm～3μm的碳单质粉末，将所述工业钼粉、含强化元素的粉末和碳单质粉末混合均匀，形成混合原料；所述混合原料按质量比计，含0.1％～2.0％的含强化元素的粉末，0.01％～0.15％的含碳单质粉末和97.85％～99.89％的工业钼粉；理论上讲，选取的粉末费氏粒度越大，得到的合金氧含量越低，但粉末的费氏粒度越大，制粉难度越大，制粉成本越高，且成型越困难，烧结温度高，时间长；

2)原料成型

将混合原料进行静压或模压处理，得到成型坯料；所述静压或模压处理选取的压力为100MPa～300MPa；选取的压力大小与粉末粒度大小有关；

3)原料烧结

在真空、氢气或惰性气体环境中对成型坯料进行烧结，烧结温度为1800℃～2300℃，烧结时间为5～15小时，烧结完成后得到低氧钼合金；烧结时间和烧结温度与待烧结坯的尺寸大小及粉末粒度有关，粉末粒度越大，烧结温度越高。

以上所述含强化元素的粉末是强化元素粉末、强化元素氢化物粉末或强化元素粉末与强化元素氢化物粉末混合得到的粉末。此处所述的强化元素粉末与强化元素氢化物粉末混合得到的粉末是指例如钛粉与氢化钛粉末混合，钛元素粉末与氢化锆粉末混合，钛元素粉末与氢化钛粉末混合后与锆元素粉末混合，钛元素粉末与氢化钛粉末混合后与氢化锆粉末混合，或钛元素粉末与氢化钛粉末混合后再与锆元素粉末和氢化锆粉末混合。