[发明专利]一种多元复合强化钼合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种多元复合强化钼合金的制备方法，依次包括如下步骤：按照一定的重量比例称取Mo源、Ti源、Zr源、C源、Hf源和Re源，配制原料并进行混料处理，得到均匀的钼合金粉末；将钼合金粉末装入模具的型腔内，进行压制成形处理，得到成形坯；将成形坯在真空下进行高温烧结处理，得到烧结坯；将烧结坯进行锻造或轧制变形加工，得到锻坯/轧坯；对所述锻坯/轧坯进行退火热处理，得到所述钼合金板/棒材。该制备方法步骤和工艺条件设计合理、使用效果好，制备的钼合金材料具有优良性能，在1600℃高温下抗拉强度Ra≥200MPa，断后伸长率A≥20％，氧含量≤100ppm。

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，涉及一种多元复合强化钼合金及其制备方法。

背景技术

钼及钼合金因具有熔点高、高温强度高、高温蠕变速率低、抗热冲击性能好，并具有良好的导热导电性、低的线膨胀系数和溅射率等优点，被广泛应用于高温液态金属冷却反应堆的燃料包壳和堆芯结构材料、热离子堆二极管的发射极材料、核聚变反应堆中的面向等离子体的壁材料、医疗器械旋转阳极材料、航空航天高温结构材料、发动机喷嘴材料等。随着航空航天、兵器电子、核电医疗等高温应用领域的不断发展，对材料的高温强度、抗高温蠕变性能等要求越来越高，传统的单一机制强化的钼合金材料已经不能满足高端应用领域的需求。传统的做法是采用钨合金替代钼合金来满足使用要求，但对于一些领域例如航空航天，材料轻量化一直是研究的重点，所以如何在不改变材料密度或者减轻材料密度的情况下，进一步提高材料的高温综合性能成为新一代钼合金开发研究的重点。

在设计和改变钼合金高温性能的方法上，传统的工艺主要通过掺入氧化物、碳化物等方式实现。例如TZM合金主要通过Ti、Zr固溶强化以及C元素形成的弥散强化相提升材料性能，稀土氧化物掺杂钼合金主要通过稀土氧化物在晶界处阻碍钼合金晶粒长大、细化晶粒的方式提升材料性能，他们在各自不同的应用领域表现出优越的性能。随着现代工业高温应用领域的不断发展，单一性能的钼合金已不能满足使用要求了，对高温力学性能、高再结晶温度、抗高温蠕变性能等综合性能优异钼合金的开发和制备显得十分必要和迫切。

发明内容

针对现有技术中存在的缺点，本发明的目的在于提供一种多元复合强化钼合金及其制备方法，该制备方法是一种生产工序简单、成品率高、利于工业化生产的多元复合强化钼合金制备方法，通过采用粉末冶金法结合锻轧变形加工的方法制备多元强化钼合金，既可以实现微量第二相掺杂元素的强化又可以通过变形加工进一步强化材料性能，解决现有技术中钼合金性能单一、综合性能不足的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种多元复合强化钼合金，按质量百分比，所述合金由如下成分组成：Ti 0.40～0.55％，Zr 0.06～0.12％，C 0.05～0.12％，Hf 0.8～1.2％，Re 0.50～1.0％，余量为Mo。

在上述多元复合强化钼合金中，作为一种优选实施方式，所述多元复合强化钼合金在1600℃高温下抗拉强度Ra≥200MPa，断后伸长率A≥20％，氧含量≤100ppm。

一种多元复合强化钼合金的制备方法，依次包括如下步骤：

步骤一，钼合金粉末制备：按照一定的重量比例称取Mo源、Ti源、Zr源、C源、Hf源和Re源，配制原料并进行混料处理，得到均匀的钼合金粉末；

步骤二，压制成形：将步骤一得到的所述钼合金粉末装入模具的型腔内，进行压制成形处理，得到成形坯；

步骤三，高温烧结：将步骤二得到的成形坯在真空下进行高温烧结处理，得到烧结坯；

步骤四，变形加工：将步骤三得到的烧结坯进行锻造或轧制变形加工，得到锻坯/轧坯；

步骤五，退火热处理：对步骤四得到的所述锻坯/轧坯进行退火热处理，得到所述钼合金。