[发明专利]一种超声波混合超细粉末制备TZM钼合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及采用粉末冶金工艺制备难熔金属合金方法，特别是一种超声波混合超细粉末制备TZM钼合金的方法。

背景技术

TZM合金(Mo0.5Ti0.08Zr0.02C)是目前用量多、用途广的一种钼合金。TZM钼合金具有高温强度高、耐热、抗磨损、低温力学性能和焊接性能好，高温硬度和刚度大，导热、导电性能好等优点，可用于工作温度为1400℃左右的高温结构件，在化学工业、石油工业、冶金工业及金属加工工业、航天工业和核能技术等领域获得广泛应用，如压铸模具材料、火箭喷管喉衬、特种发动机中的配气阀体、燃烧室中的喷管、喷嘴、燃气导管、热离子能量转换器中的包套材料等。国外以奥地利PLANSEE公司为代表的钼加工业已经有规模生产技术，成品率达到70％，其一直未间断对该合金的研发，继续挖掘其性能潜力，提高其品质，扩大其用途。

国内以西北有色金属研究院、北京钢铁研究总院、中科院金属所等单位为代表在钼顶头、常规TZM棒材和板材等方面进行了卓有成效的研究工作，但无论是在TZM化学成分的控制，还是材料性能及其均匀性的控制方面和PLANSEE、CLIMAX(美国)等国际知名企业相比较差别较大，主要表现在化学成分特别是氧含量明显偏高；合金组织中强化相分布不均匀；强化相组织偏大。在轧制厚度小于0.5mm的板材方面存在问题；棒材的横向锻造性能不好(容易产生裂纹等缺陷)，成材的批次均匀性较差，质量不稳定。

发明内容

本发明的目的是要提供一种超声波混合超细粉末制备TZM钼合金的方法，利用超声波技术均匀混合纳米级金属粉末，制备高性能TZM钼合金。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

一种超声波混合超细粉末制备TZM钼合金的方法，包括以下步骤：

1)在Mo1粉末中添加粒度为100nm-5μm的氢化钛和氢化锆粉末以及粒度为10nm-200nm的碳黑粉末得到混合粉末，所述的混合粉末中氢化钛所占重量比为0.4～0.55％，氢化锆粉末所占重量比为0.06～0.12％，碳黑所占重量比为0.01～0.04％；

2)采用超声波对上述混合粉末进行预先混合，混合时间为5分钟；再采用短时间湿混和强力混合相结合的V型混料机搅拌均匀，球料重量比为1:1，搅拌时间为12小时；

3)上述混合粉末采用等静压法压制坯料，压强为1.8～3t/cm2，保压时间0.5～2分钟；

4)在真空炉中烧结上述压制的坯料，烧结温度1800～2000℃，保温时间2～8小时；

5)采用常规方法锻造、轧制TZM钼合金棒材、板材，开坯温度控制为1400～1600℃，加工量为50～90％时进行消除应力处理。

与现有技术相比，本发明采用颗粒为100nm到5μm左右的氢化钛和氢化锆粉末，颗粒为10nm到200nm左右的碳黑粉末，采用超声波技术混合，使得合金中颗粒分布均匀，从根本上解决合金组织中强化相分布不均匀；强化相组织偏大的问题，进而降低了化学成分特别是氧含量明显偏高的问题，提高了材料的成品率。

附图说明

图1是本发明的V型混料机搅拌均匀的混合粉末的扫描电镜照片。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

一种超声波混合超细粉末制备TZM钼合金的方法，采用粒度为100nm-5μm的氢化钛和氢化锆粉末，粒度为10nm-200nm的碳黑粉末，采用超声波技术混合以上原材料，用粉末冶金方法制备TZM钼合金。具体实施例如下：

实施例1

选用钼粉(Mo1)20公斤、氢化钛100克、氢化锆12克、碳黑4克，采用超声波技术预先混合以上原材料5分钟，采用短时间湿混和强力混合相结合的V型混料机搅拌均匀，球料质量比1:1，混合时间6小时，此时的混合粉末的扫描电镜照片如图1所示；采用等静压压制坯料，压强2t/cm2，保压时间1分钟，在真空炉中烧结以上压制坯料，烧结温度1900℃，保温时间2小时；采用常规方法锻造、轧制TZM钼合金棒材、板材，开坯温度1500℃，加工量为80％时进行消除应力处理。

实施例2