[发明专利]一种高温铌钨合金粉体的制备方法

说明书

本发明公开了一种高温铌钨合金粉体的制备方法，该方法包括如下步骤：(I)对钨、铌、钼、锆等金属原料进行热熔处理，以形成铌钨合金预合金棒材，且其同轴度小于0.05mm；(II)对铌钨合金预合金棒材的表面进行处理，保证其表面无污染；(III)对熔炼室进行抽真空处理，并用惰性气体对熔炼室进行置换2～3次；(IV)采用无坩埚线圈感应加热的方式熔化铌钨合金预合金棒材，使铌钨合金预合金棒材熔化产生金属液滴；(V)采用开放式雾化器对金属液滴进行雾化处理，形成铌钨合金粉体；(VI)在惰性气体保护状态下，采用筛网对铌钨合金粉体进行筛分。该方法得到的铌钨合金粉体粒度分布均匀，氧氮含量低，粉末球形度好，卫星球少。

技术领域

本发明涉及真空气雾化粉体制备领域，尤其涉及一种高温铌钨合金粉体的制备方法。

背景技术

EIGA技术采用无坩埚设计，利用感应线圈加热熔化原材料，熔化后的金属液滴自由下落经过雾化器喷嘴，在高压惰性气体的作用下，破碎、冷凝制备得到金属粉末。采用EIGA技术制备金属粉末时，金属液滴不与坩埚材料接触，且金属液滴处于惰性气体保护状态，制备的金属粉末纯度高。EIGA技术采用高频电源感应加热，理论加热温度在3000-3500℃，适合高温合金粉体的制备，可以被熔化的金属都可采用EIGA技术进行制粉。因此，EIGA常用于钛基合金、高温镍基合金等金属粉体的制备。

铌(Nb)属VB族难熔金属，熔点为2468℃，为bcc结构，热膨胀系数为7.2*10-6K-1，密度与钢相似，为8.56g.cm-3，强度能保持到1649.9℃，并能承受一定的机械变形。纯金属铌对许多强化元素如W，Mo，Zr等都具有很高的固溶度，这些元素会与铌形成多种固溶强化相和沉淀强化相，显著提高合金的室温和高温力学性能。对于W，Mo两种元素，熔点高，原子半径与铌元素接近，易形成置换固溶体，可提高铌基体的高温强度和蠕变性能。加入Zr元素，在一定温度下会析出强化相，起到沉淀强化作用，进一步提高合金的基体强度。基于其优越的物理化学特性，铌基合金(Nb521)常作为飞行器发动机超高温合金材料的主要选择。

现有技术多采用化学法来制备铌粉，一方面化学法工艺复杂，工艺参数不可控，易引入杂质元素，影响粉末产品的纯度，且粉末粒度不可控。另一方面采用化学法制备的铌粉性能差，尤其是粉末氧氮含量不可控制，且粉末形状不规则，无法制成球形粉末，不利于应用在3D打印行业。另外，铌基合金在600-800℃就发生粉化瘟疫氧化现象，随着氧化层的增厚，氧化物与金属界面产生的内应力，可使氧化层开裂，随后发生灾难性氧化。因此高温铌钨合金粉体的制备需采用真空气雾化技术进行。目前，国内外文献尚未公开采用真空气雾化技术制备高温铌钨合金粉体。本专利主要运用物理法针对高温铌钨合金设计整套制备工艺，特别是熔炼工艺、雾化工艺等，制备得到的铌钨合金粉体。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提出一种高温铌钨合金粉体的制备方法，该方法工艺简单，得到的铌钨合金粉体粒度分布均匀，氧氮含量低，粉末球形度好，卫星球少。

为了实现上述目的，本发明提出一种高温铌钨合金粉体的制备方法，该方法包括如下步骤：(I)制备预合金棒材：对钨、铌、钼、锆等金属原料进行热熔处理，形成铌钨合金液，并对所述铌钨合金液进行铸造或锻造处理，以形成铌钨合金预合金棒材，且其同轴度小于0.05mm；(II)对铌钨合金预合金棒材的表面进行处理，保证其表面无污染；(III)抽真空和置换惰性气体：对所述铌钨合金粉体制备的熔炼室进行抽真空处理，极限真空为0.3pa～0.5pa，并用惰性气体对所述铌钨合金粉体制备的熔炼室进行置换2～3次；(IV)熔炼：采用无坩埚线圈感应加热的方式熔化所述铌钨合金预合金棒材，所述感应线圈的参数为(50，100，10，3)，调整电源功率，使所述铌钨合金预合金棒材熔化并产生连续金属液滴，其中，为感应线圈底匝直径，为感应线圈顶匝直径，为感应线圈内径，n为感应线圈匝数；(V)雾化：采用开放式雾化器对所述金属液滴进行雾化处理，形成铌钨合金粉体；(VI)筛分分级：在所述惰性气体保护状态下，采用不同目数的筛网对所述铌钨合金粉体进行筛分分级。