[发明专利]一种氧化物掺杂多合金相钨铼合金粉及制备方法

说明书

一种氧化物掺杂多合金相钨铼合金粉及制备方法，属于难熔金属领域。粉体由Re₃W、Re、W、ReW等不同铼钨比例的合金相以及掺杂金属氧化物组成。采用含有铼元素的铵盐、含钨元素的铵盐以及金属元素硝酸盐作为原料进行固相混合，使用水、乙醇作为调和液将混合粉末制成膏状并烘干。在氢气气氛下进行分解还原，采用多步分解还原工艺，第一步为150‑450℃，保温0.1‑5小时。第二步为550‑850℃，保温0.5‑5小时，第三步为950‑1700℃，保温0.5‑5小时，获得多相铼钨合金混合粉末。本方法工艺简单，重复性好，可操作性强，制备样品纯度高，适用于工业化生产。

技术领域

本发明属于难熔金属领域，尤其涉及一种氧化物与多相钨铼合金混合粉体的制备方法。

背景技术

钨铼合金在具有高熔点，高强度、耐腐蚀等优良的性能，在国防工业、航空航天、机械制造、电子信息等众多领域有着广泛的应用，是火箭、船舶等发动机或耐热部件中关键材料之一，因此在近年来收到了广泛的关注。

热阴极作为电真空器件的电源发射源，其电子发射能力对器件的整体性能有决定性的作用，其中钨基扩散阴极是目前使用非常广泛的一类阴极材料。但是随着近年来电真空器件的不断发展，传统的钨基电子发射材料已经逐渐无法满足器件的需求。在钨基扩散阴极中中添加氧化物是提高阴极电子发射能力的一个有效方法，其中在钨极阴极中添加氧化钪所制备的含钪扩散阴极脉在950℃冲电子发射能力能够达到120A/cm²甚至更高。但是该类阴极也存在这较为明显的缺点，尤其是其发射均匀性差、抗离子轰击能力弱等重大缺陷导致阴极很难在未来器件中加以应用。除了在阴极中添加氧化物之外，通过采用二元或者多元难熔金属混合的方法提高阴极电子发射能力也是一个有效的手段。目前所采用的粉末制备方法主要包括机械混合、液相混合的制备方法。其中机械混合法由于其元素混合不够均匀从而导致合金化程度较低，加之杂质较多的缺点从而难以制备出形貌良好的粉末，从而影响最终材料的使用性能。而液相混合制备的粉体元素混合非常均匀且形貌良好，但是在制备过程中容易生成单相的合金，不利于阴极后续制备加工。本发明通过采用机械混合与液相混合结合的方法，将原料进行机械混合以及浆化处理，并通过结合氢环境分步分解与还原的方法制备除了可控多相氧化物掺杂钨铼合金粉体，该粉体将有助于提高阴极的发射性能。

发明内容

本发明提供了一种氧化物掺杂多相钨铼合金粉制备方法，主要目的是获得具有可控多合金相的氧化物掺杂钨铼合金粉末，该粉末能够改善单相钨铼粉体的压制烧结性并且能够促进基底与阴极中活性盐进行反应从而提高阴极的发射性能。目前尚未见该材料以及该方法的研究报道。

一种氧化物掺杂多相钨铼混合粉体，其特征在于，钨与铼形成多种不同比例的合金相，铼元素在整体粉体的质量含量占比为0.01％-99.4％，氧化物的质量占比为0.05％-15％，钨元素质量占比为0.01％-99.4％。

钨和铼以钨单质、铼单质、钨铼固溶体、钨铼金属间化合物等至少两种形式存在于粉体中；如选ReW、ReW3、Re3W、W、Re等。一般钨单质相、铼单质相不同时存在。

氧化物选自氧化钪、氧化钇、氧化钡、氧化锶等中的一种或几种。

为达到上述目的，本发明的解决方案如下：将分析纯的含有钨元素的铵盐、含有铼元素的铵盐、氧化物金属元素硝酸盐进行机械混合，分别使用去离子水、乙醇、乙二醇等液体作为调和剂，将固体原料制成浆液并进行充分搅拌，并不断调节调和剂添加量以此提高原料的混合均匀性。将浆液在100-200摄氏度烘干之后，进行氢气气氛的分解和还原。分解和还原采用多步进行处理，第一步为150-450℃，保温0.1-10小时。第二步为550-850℃，保温0.5-5小时，第三步为970-1700℃，保温0.5-5小时，最终获得成分可控的多相氧化物掺杂钨铼合金混合粉末。

通过控制添加铼的含量以及还原温度和保温时间，可以实现氧化物掺杂钨铼多相合金粉末的成分以及形貌控制。

附图说明