專利名稱：一種高強(qiáng)度抗氧化鉬基復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型高強(qiáng)度抗氧化鑰基復(fù)合材料，以及該鑰基復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
鑰作為具有重要戰(zhàn)略意義的稀有難熔金屬，其熔點(diǎn)高、強(qiáng)度大、硬度高、耐磨性和導(dǎo)熱導(dǎo)電性好，此外，鑰膨脹系數(shù)小、具有良好的耐蝕性能，因而廣泛應(yīng)用于冶金、石油、機(jī)械、國(guó)防、化工、航空航天、電子、核工業(yè)等諸多領(lǐng)域(見(jiàn)Li Honggui (李洪桂).Metallurgy of Rare Earth(稀有金屬冶金學(xué))[Μ]. Beijing Metallurgic Industry Press, 1990)。但由于鑰的高溫抗氧化能力差，同時(shí)生成的氧化物使鑰的微觀結(jié)構(gòu)變得疏松，并且這些氧化物還會(huì)像一種載體，繼續(xù)向內(nèi)部傳遞氧，最終導(dǎo)致鑰的脆化，這樣就限制了鑰作為結(jié)構(gòu)材料更加廣泛的使用。因此，深入研究開(kāi)發(fā)性能優(yōu)異的鑰合金和改進(jìn)鑰合金的生產(chǎn)工藝是現(xiàn)在的當(dāng)務(wù)之急。目前在高溫鑰合金研究領(lǐng)域主要以TZM、摻雜鑰合金、稀土鑰合金為主，它們各自在不同的應(yīng)用領(lǐng)域表現(xiàn)出優(yōu)越的性能。隨著現(xiàn)在工業(yè)的發(fā)展，在一些特殊的應(yīng)用領(lǐng)域如高溫合金頂頭、高溫鑰舟、航空航天用的高溫噴管、聚變堆用面向等離子體材料等，對(duì)材料的高溫硬度及高溫抗氧化性能有了更高的要求(見(jiàn)臧純勇，湯慧萍，王建永等.鑰金屬高溫抗氧化能力的研究概況[J].材料熱處理技術(shù)，2008，37 (24) :125-128)。目前的鑰基復(fù)合材料已不能滿足客戶的需求，對(duì)高性能的鑰基復(fù)合材料的開(kāi)發(fā)與改進(jìn)顯得十分必要和迫切。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種高強(qiáng)度抗氧化鑰基復(fù)合材料的制備方法，以提高鑰基復(fù)合材料的硬度、抗彎強(qiáng)度及高溫抗氧化性。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種高強(qiáng)度抗氧化鑰基復(fù)合材料的制備方法，具體工藝為
步驟I :將純度彡99. 9%的粒度分別為O. 2-10微米的鑰粉、50-100微米的鉻粉、20-80微米釔粉和20-80微米的鋁粉，按照設(shè)計(jì)好的成分配比進(jìn)行稱量；其中，成分配比范圍為Mo 80. 00%-96. 70%, Cr 2. 00%_15· 00%, Y O. 30%_2· 00%, Al I. 00%-3. 00% ；
步驟2 :將步驟I配比好的粉末原料放入充滿高純氬氣球的磨罐中，然后在臥式行星球磨機(jī)上進(jìn)行機(jī)械合金化，球磨時(shí)間不少于10小時(shí)；
步驟3 :熱壓燒結(jié)將合金化的粉末裝入石墨燒結(jié)模具中，然后放入熱壓爐中，首先對(duì)模具中的粉末施加10_20MPa的壓力，加壓方式為雙向加壓；然后對(duì)爐體抽真空，真空度(O. 02Pa，然后對(duì)樣品進(jìn)行加熱燒結(jié)加熱速率5-10°C /min ;燒結(jié)溫度1400 1600°C，然后加壓到30 60MPa，保溫時(shí)間為I. 5 2. 5h，燒結(jié)體經(jīng)研磨拋光，得到相對(duì)密度為96% 99. 5%的高強(qiáng)度抗氧化鑰基復(fù)合材料。
本發(fā)明與現(xiàn)有合金及技術(shù)相比，最大優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明的復(fù)合材料的配方合理，通過(guò)對(duì)鑰、鉻、釔、鋁的成分配比進(jìn)行優(yōu)化獲得兼具有優(yōu)良抗高溫氧化性能和強(qiáng)度的鑰基復(fù)合材料。
具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例I :
按質(zhì)量百分比計(jì)的組分及含量為=Mo 87%，Cr 10%, Y 2%，Al 1% ;上述原料均為單質(zhì)，其中Mo粉粒度為O. 5微米，純度> 99. 9% ；Cr粉粒度為50微米，純度> 99. 9% ；Y粉粒度為30微米，純度> 99. 9% ；A1粉粒度為30微米，純度> 99. 9% ;將稱量好的粉末原料放入充滿高純氬氣的球磨罐中，然后在臥式行星球磨機(jī)上進(jìn)行機(jī)械合金化，球磨時(shí)間為15小時(shí)；將機(jī)械合金化粉裝入石墨燒結(jié)模具內(nèi)，進(jìn)行熱壓燒結(jié)，燒結(jié)條件燒結(jié)壓力為40MPa、燒結(jié)溫度為1400°C，保溫時(shí)間2h、真空度O. OlPa。 經(jīng)燒結(jié)制備出的Mo-10Cr-2Y-lAl合金，相對(duì)密度達(dá)到99. 01%,室溫硬度和室溫抗彎強(qiáng)度分別為738. 95HV和899. 3MPa。實(shí)施例2:
按質(zhì)量百分比計(jì)的組分及含量為Mo95. 5%，Cr 2%，Y0. 5%，Al 2% ;上述原料均為單質(zhì)，其中Mo粉粒度為8微米，純度> 99. 9% ；Cr粉粒度為75微米，純度> 99. 9% ;￥粉粒度為50微米，純度> 99. 9% ；A1粉粒度為50微米，純度> 99. 9% ;將稱量好的粉末原料放入充滿高純氬氣的球磨罐中，然后在臥式行星球磨機(jī)上進(jìn)行機(jī)械合金化，球磨時(shí)間為10小時(shí)；將機(jī)械合金化粉裝入石墨燒結(jié)模具內(nèi)，進(jìn)行熱壓燒結(jié)，燒結(jié)條件燒結(jié)壓力為40Mpa、燒結(jié)溫度為1550°C，保溫時(shí)間2h、真空度O. OlPa0經(jīng)燒結(jié)制備出的Mo-2Cr-0. 5Y-2A1合金，相對(duì)密度達(dá)到97. 89%，室溫硬度和室溫抗彎強(qiáng)度分別為281. 6HV和1536. 86MPa。實(shí)施例3:
按質(zhì)量百分比計(jì)的組分及含量為=Mo 81.5%，Cr 15%，Y 0.5%，A13% ;上述原料均為單質(zhì)，其中Mo粉粒度為2微米，純度> 99. 9% ；Cr粉粒度為90微米，純度> 99. 9% ；Y粉粒度為75微米，純度> 99. 9% ；A1粉粒度為50微米，純度> 99. 9% ;將稱量好的粉末原料放入充滿高純IS氣的球磨罐中，然后在臥式行星球磨機(jī)上進(jìn)行機(jī)械合金化，球磨時(shí)間為20小時(shí)；將機(jī)械合金化粉裝入石墨燒結(jié)模具內(nèi)，進(jìn)行熱壓燒結(jié)，燒結(jié)條件燒結(jié)壓力為40Mpa、燒結(jié)溫度為1500°C，保溫時(shí)間I. 5h、真空度O. OlPa0經(jīng)燒結(jié)制備出的Mo-15Cr-0. 5Y-3A1合金，相對(duì)密度達(dá)到97. 39%，室溫硬度和室溫抗彎強(qiáng)度分別為786. 19HV和666. 64MPa。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度抗氧化鑰基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，具體工藝為 步驟I :將純度彡99. 9%的粒度分別為O. 2-10微米的鑰粉、50-100微米的鉻粉、20-80微米釔粉和20-80微米鋁粉，按照設(shè)計(jì)好的成分配比進(jìn)行稱量；其中，成分配比范圍為Mo.80. 00%-96. 70%, Cr 2. 00%_15· 00%, Y O. 30%_2· 00%, Al I. 00%-3. 00% ； 步驟2 :將步驟I配比好的粉末原料放入充滿高純氬氣球的磨罐中，然后在臥式行星球磨機(jī)上進(jìn)行機(jī)械合金化，球磨時(shí)間不少于10小時(shí)； 步驟3 :熱壓燒結(jié)將合金化的粉末裝入石墨燒結(jié)模具中，然后放入熱壓爐中，首先對(duì)模具中的粉末施加10 20MPa的壓力，加壓方式為雙向加壓；然后對(duì)爐體抽真空，真空度(O. 02Pa，進(jìn)行加熱燒結(jié)，加熱速率5 IO0C /min ;燒結(jié)溫度:1400 1600°C，然后加壓到30 60MPa，保溫時(shí)間為I. 5 2. 5h，燒結(jié)體經(jīng)研磨拋光，得到相對(duì)密度為96% 99. 5%的高強(qiáng)度抗氧化鑰基復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明一種高強(qiáng)度抗氧化鉬基復(fù)合材料的制備方法，將粒度分別為0.2-10微米的鉬粉、50-100微米的鉻粉、20-80微米釔粉和20-80微米鋁粉，按照質(zhì)量比為Mo80.00%-96.70%，Cr2.00%-15.00%，Y0.30%-2.00%，Al1.00%-3.00%混合，放入充滿高純氬氣球的磨罐中，球磨時(shí)間不少于10小時(shí)；將合金化的粉末裝入石墨燒結(jié)模具中，然后放入熱壓爐中，雙向施加10～20MPa的壓力，對(duì)爐體抽真空進(jìn)行加熱燒結(jié)得到相對(duì)密度為96%～99.5%的高強(qiáng)度抗氧化鉬基復(fù)合材料。該復(fù)合材料的配方合理，通過(guò)配比進(jìn)行優(yōu)化獲得兼具有優(yōu)良抗高溫氧化性能和強(qiáng)度的鉬基復(fù)合材料。
文檔編號(hào)C22C27/04GK102828095SQ20121034118
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月16日
發(fā)明者周張健, 丁慶明, 鐘銘, 談軍 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)