[发明专利]一种耐烧蚀钼合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐烧蚀钼合金，包括以下重量分数的组分：CrCoNi合金0.1～1％、LuO₂ 0.2～1％、Si 0.01～0.2％，余量为Mo；其中，CrCoNi合金中Cr、Co、Ni的质量占比分别为：Cr 30～36％、Co 30～36％、Ni 30～36％。本发明将CrCoNi中熵合金粉体、氧化镥‑硅作为添加成分应用于钼合金的制备，球形CrCoNi中熵合金粉体为单相固溶体，可有效促进材料基体致密化烧结，显著提高材料韧性，降低粉末冶金烧结温度，并解决了钼基材料韧性差核心技术难题；LuO₂‑Si的添加可实现弥散强化及固溶强化，LuO₂‑Si原位反应相大幅提高材料的抗高温蠕变能力，添加相的协同强化显著提高材料耐烧蚀性及高温力学性能。

技术领域

本发明涉及合金领域，尤其涉及一种耐烧蚀钼合金及其制备方法。

背景技术

钼是具有重要战略意义的稀有金属，比强度高、易加工，比其它难熔金属有着更广泛的应用。在高温下具有高强度、高硬度、高弹性模量、高导热率、高耐蚀性的特性，在军工和民用领域有着不可替代的作用。随着航天技术、冶金工业、电子工业等行业的发展，促进了钼合金的研究和发展。开发新的制备工艺、提供更高性能的材料，开辟新的应用领域成为钼及钼合金发展的关键。在高温、燃气冲蚀、热震冲击等特殊工况，如火箭发动机喷孔、舵片、高温燃气管道、配气阀等构件，当前纯钼金属及传统钼合金已不能满足要求，存在不耐氧化烧蚀、高冲击过载及热震等问题，不能长时服役。

发明内容

针对现有纯钼金属耐高温(烧蚀)性不足的问题，本发明提供一种耐烧蚀钼合金，包括以下重量分数的组分：CrCoNi合金0.1～1％、LuO₂0.2～1％、Si 0.01～0.2％，余量为Mo；其中，CrCoNi合金中Cr、Co、Ni的质量占比分别为：Cr 30～36％、Co 30～36％、Ni 30～36％。CrCoNi合金粒径为1～10μm。

本发明钼合金的制备方法如下：

1)按重量分数将Cr、Co和Ni单质置入真空感应炉中熔炼，对合金熔体进行电磁搅拌后进行高压气雾化，筛分后获得所需粒径的球形CrCoNi中熵合金粉体；

2)将LuO₂和硅粉混合后放入空气气氛高温炉进行热处理，降至室温后100目过滤，得LuO₂-Si混合粉体；

3)按比例将纯钼、步骤1)所得球形CrCoNi中熵合金粉体和步骤2)所得LuO₂-Si混合粉体置入真空三维运动混料机，抽真空后充氮气保护，开启搅拌混料，得钼基复合粉体；

4)将步骤3)所得钼基复合粉体模具中进行冷等静压成型，制得钼合金素坯件，将素坯件干燥后放入真空感应烧结炉，抽真空后升温至1650-1850℃烧结；

5)步骤4)烧结后的钼合金素坯件的开坯温度设置为1350～1500℃，保温60～120min，终锻温度为1200～1300℃，回火温度为1400～1500℃，锻造至变形量为65～75％后在热处理炉中1150～1200℃保温30～90min消除残余应力后即制得钼合金。

其中，步骤1)中，熔炼温度为1700～1800℃；雾化温度为1600～1700℃；步骤2)中，热处理温度为300～600℃，时间为30～90min；步骤3)中，抽真空度为-0.15～-0.1MPa；搅拌速度为30～80rpm，搅拌时间为10～16h；步骤4)中，冷等静压压力为180～250MPa，保压时间为60～240s；升温速率为5～20℃/min。