[发明专利]一种制备高强高塑钼合金的方法

说明书

本发明提供了一种制备高强高塑钼合金的方法，属于粉末冶金领域。具体制备方法为：以机械合金化法或湿化学法结合氢气还原制取纳米第二相粒子掺杂金属钼粉；采用常压烧结或无压烧结制备高强高塑钼合金。本方法制备的高强高塑钼合金相对致密度优选大于98.0％，平均晶粒尺寸优选小于2μm，室温压缩率不低于20.0％，室温压缩强度超过3.0GPa，兼具强度和塑性。本发明的方法为制备纳米氧化物弥散增强钼合金提供了新的思路，具有原料简单易得，工艺简单快捷，生产周期短、成本低、操作方便等优点。

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，提供了一种制备高强高塑钼合金的方法。

背景技术

金属钼(Mo)作为难熔金属，具有热导率高、热膨胀率低、高温强度高等优点，同时钼的密度为10.23g/cm³，约为钨的一半(钨密度19.36g/cm³)，相对于金属钨更容易变形加工，在冶金工业、高温电器和航空航天以及核工业等诸多领域具有广阔的应用前景。但金属钼室温脆性大，且韧脆转变温度(DBTT)高，这不仅使其加工困难，还会使其在室温的应用受到很大的限制。因此，在金属钼研究中的主要问题是改善低温塑性，即降低它的韧脆转变温度。

目前，弥散强化钼合金前驱粉体制备途径主要分为三种：固固掺杂法(S-S)、固液掺杂法(S-L)、液液掺杂法(L-L)。通常认为，L-L混合和S-L混合具有相对较好的混合效果，但是只能应用于氧化物弥散强化钼合金前驱体粉体的制备；S-S混合如机械合金化虽然会有杂质的引入，但它可以应用于各种第二相粒子弥散强化钼合金前驱体粉体的制备过程。

经过大量的实验探究，本发明中提供了一个高含量第二相粒子弥散强化钼合金的成分分布区间，在此成分分布区间通过所述方法制备的弥散强化钼合金会具有均衡的力学性能，兼具高强度和高塑性，其室温压缩率不低于20.0％，室温压缩强度超过3.0GPa。

发明内容

本发明提供了一种制备高强高塑钼合金的方法。具体工艺步骤如下：

(1)原料：湿化学法以可溶性的钼盐和第二相粒子源的可溶性金属盐为原料；机械合金化以钼粉和第二相粒子粉末为原料。二者配比按照第二相粒子在金属钼中体积分数在3.0～40.0％之间计算。

(2)粉体制备：利用湿化学法将可溶性的钼盐和第二相粒子源的可溶性金属盐原位复合，制备出氧化钼与第二相粒子氧化物的复合前驱体粉体，将前驱体在氢气中600～1200℃范围内还原，制备出氧化物第二相粒子掺杂金属钼粉；利用高能球磨机将钼粉和第二相粒子粉末进行机械合金化，制备出第二相粒子掺杂金属钼粉。

(3)成形与烧结：步骤2得到的粉体成形，将成形坯体在1200～2200℃

范围内烧结，得到高强高塑钼合金。

根据权利要求1所述高强高塑钼合金的制备方法，其特征在于步骤(1)所描述湿化学法原料中的第二相粒子源的可溶性金属盐为镧(La)、钇(Y)、铝(Al)、镥(Lu)、铈(Ce)、锆(Zr)、铪(Hf)、钍(Th)等金属盐中的至少一种；机械合金化法原料中的第二相粒子为氧化物(La₂O₃、Y₂O₃、Lu₂O₃、Ce₂O₃、Al₂O₃、ZrO₂、ThO₂、HfO₂等)、碳化物(TiC、ZrC、TaC等)、氮化物(AlN、TiN、BN等)和硼化物(B₄C、TiB₂、ZrB₂、HfB₂等)中的至少一种。