本發(fā)明屬于合金材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鉬錸鑭合金材料的制備方法。

背景技術(shù)：

鉬錸合金是在鉬中加入錸，以改善鉬的塑性和提高鉬的強度，屬固溶強化型合金，鉬鑭合金是在鉬基體中加入氧化鑭顆粒，屬彌散強化型合金。通過在鉬基體中加入納米級或亞微米級錸粉顆粒形成彌散分布的固溶強化鉬錸合金，同時納米級氧化鑭顆粒對彌散分布的固溶強化鉬錸合金晶界進行釘扎形成彌散強化，最終得到復(fù)合強化鉬合金。同時由于錸金屬價格昂貴，通過氧化鑭的加入可減少錸金屬量，節(jié)省鉬合金成本。

截止目前，并未發(fā)現(xiàn)任何有關(guān)制備鉬錸鑭合金材料的公開報道。通常鉬錸合金中錸含量分為低錸(2％～5％)鉬合金和高錸(11％～50％)鉬合金，低錸鉬合金中錸含量低，常規(guī)的固固摻雜和攪拌式的固液摻雜均勻性差，從而使錸在鉬中的強化優(yōu)勢不明顯，均勻性問題甚至弱化基體鉬的性能，因此常規(guī)的做法即增加錸含量以增大錸對鉬的強化作用，從而得到高錸鉬合金，這樣顯著增加了鉬錸合金制造成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鉬錸鑭合金材料的制備方法。采用該方法制備的鉬錸鑭合金材料的顆粒均勻細小，板坯斷口中晶粒細小，晶界清晰純凈，晶界、晶內(nèi)無可見團聚第二相顆粒，說明本發(fā)明合金材料中納米顆粒分散效果好，滿足技術(shù)要求。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種鉬錸鑭合金材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、對鉬錸鑭合金材料的成分進行設(shè)計，然后按照所設(shè)計的成分分別稱取納米氧化鑭粉、錸粉和二氧化鉬粉，其中，所稱取的納米氧化鑭粉的質(zhì)量為m₁，m₁的單位為g；

步驟二、再次稱取納米氧化鑭粉，再次稱取的氧化鑭粉的質(zhì)量為m₂，m₂滿足：m₂＝m₁×v×(1+v)，v為納米氧化鑭粉在800目～1000目過濾條件下的過濾比，v的測定方法為：將質(zhì)量為y的納米氧化鑭粉充分分散于去離子水中，然后采用目數(shù)為800目～1000目的濾網(wǎng)進行過濾，干燥后得到質(zhì)量為x的濾渣，之后根據(jù)公式計算出納米氧化鑭粉在800目～1000目過濾條件下的過濾比，所述m₂、x和y的單位均為g；

步驟三、將步驟一中所稱取的納米氧化鑭粉和步驟二中再次稱取的納米氧化鑭粉混合均勻后加入去離子水中，然后利用砂磨機進行分散，之后采用目數(shù)為800目～1000目的濾網(wǎng)進行過濾，得到濾液；所述分散的速率為1000r/min～5000r/min，所述分散的時間為10min～30min；

步驟四、將步驟一中所稱取的錸粉加入到步驟三中所述濾液中，然后利用砂磨機進行分散，得到混合液，之后將混合液加入步驟一中所稱取的二氧化鉬粉中混合均勻，得到摻雜二氧化鉬；所述分散的速率為1000r/min～5000r/min，所述分散的時間為10min～30min；

步驟五、利用氫氣對步驟四中所述摻雜二氧化鉬進行還原，得到還原物料，之后采用目數(shù)為100目～160目的篩網(wǎng)對還原物料進行篩分，之后利用混料機將篩分后的過篩粉末混料2h～24h，得到還原合金粉；

步驟六、將步驟五中所述還原合金粉進行等靜壓成型，得到壓坯，然后將壓坯置于燒結(jié)爐中燒結(jié)，得到相對密度為96％以上的鉬錸鑭合金材料。

上述的一種鉬錸鑭合金材料的制備方法，其特征在于，步驟一中所設(shè)計的鉬錸鑭合金材料包括以下質(zhì)量百分比的金屬成分：Re 1.0％～5.0％，La0.02％～2％，余量為Mo。

上述的一種鉬錸鑭合金材料的制備方法，其特征在于，步驟一中所述納米氧化鑭粉的質(zhì)量純度不小于99.95％，粒度為10nm～80nm，所述錸粉的質(zhì)量純度不小于99.95％，粒度為0.03μm～2μm，所述二氧化鉬粉的質(zhì)量純度不小于96％，粒度為3μm～10μm，所述二氧化鉬粉中鉬的質(zhì)量含量不低于72％。

上述的一種鉬錸鑭合金材料的制備方法，其特征在于，步驟五中所述氫氣的流量為2m³/h～6m³/h，所述還原的溫度為850℃～950℃，所述還原的時間為6h～10h。

上述的一種鉬錸鑭合金材料的制備方法，其特征在于，步驟六中所述等靜壓成型的壓制力為200MPa～400MPa，所述等靜壓成型的保壓時間為10min～30min。

上述的一種鉬錸鑭合金材料的制備方法，其特征在于，步驟六中所述燒結(jié)的溫度為1800℃～2100℃，所述燒結(jié)的時間為15h～30h。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：

1、本發(fā)明經(jīng)過大量深入研究發(fā)現(xiàn)，當氧化鑭顆粒達到納米級尺寸時，因表面能作用通常為球團狀，這種球團粉末在液體介質(zhì)中依靠機械攪拌無法打開分散，因此在實際的生產(chǎn)中合金的強化相并非是納米顆粒而是團聚的大顆粒球團，故而無法產(chǎn)生期待的納米效應(yīng)，相反容易形成內(nèi)部缺陷。針對該缺陷，本發(fā)明通過將介質(zhì)中的納米球團經(jīng)高目數(shù)(800～1000目)過濾后去掉團聚的大球團，再利用高速砂磨分散作用，將錸粉同時分散，這樣能夠有效保證納米氧化鑭顆粒和錸粉末顆粒能產(chǎn)生同時強化和接力強化的效果。

2、采用較窄溫區(qū)范圍內(nèi)的還原工藝，能夠保證還原鉬合金粉形貌的一致性，經(jīng)過過篩和混料保證合金粉的進一步均勻性，通過燒結(jié)形成細顆粒、高密度合金材料。該合金材料經(jīng)過后續(xù)壓力加工可加工成為板材、絲材及異型件。

3、本發(fā)明通過均勻化合金元素從而通過少量添加錸提升鉬合金性能，并加入稀土鑭提升材料的高溫蠕變性能并降低成本，擴大使用范圍。

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1制備的鉬錸鑭合金材料的微觀組織圖。

圖2為本發(fā)明實施例2制備的鉬錸鑭合金材料的微觀組織圖。

圖3為本發(fā)明實施例3制備的鉬錸鑭合金材料的微觀組織圖。

圖4為本發(fā)明實施例4制備的鉬錸鑭合金材料的微觀組織圖。

圖5為本發(fā)明對比例1制備的鉬錸鑭合金材料的微觀組織圖。

圖6為本發(fā)明對比例2制備的鉬錸鑭合金材料的微觀組織圖。

具體實施方式

實施例1

本實施例鉬錸鑭合金材料的制備方法包括以下步驟：

步驟一、首先，對鉬錸鑭合金材料的成分進行設(shè)計，使該合金材料包括以下質(zhì)量百分比的金屬成分：Re 1.0％，La 2.0％，余量為Mo；然后，按照所設(shè)計的成分分別稱取納米氧化鑭粉(質(zhì)量純度99.99％，粒度30nm)、錸粉(質(zhì)量純度99.99％，粒度30nm)和二氧化鉬粉(質(zhì)量純度96.2％，粒度為3μm，二氧化鉬粉中鉬含量72％)；

本實施例中，所稱取的納米氧化鑭粉的質(zhì)量m₁＝2.35×10³g，所稱取的錸粉的質(zhì)量為1.0×10³g，所稱取的二氧化鉬粉的質(zhì)量為134.72×10³g；

步驟二、再次稱取納米氧化鑭粉，再次稱取的氧化鑭粉的質(zhì)量為m₂，m₂滿足：m₂＝m₁×v×(1+v)，v為納米氧化鑭粉在1000目過濾條件下的過濾比，v的測試方法為：將質(zhì)量為y的納米氧化鑭粉充分分散于去離子水中，然后采用目數(shù)為1000目的濾網(wǎng)進行過濾，得到含水濾渣，將含水濾渣干燥后，得到質(zhì)量為x的濾渣，之后根據(jù)公式計算出納米氧化鑭粉在1000目過濾條件下的過濾比，所述m₂、x和y的單位均為g；

本實施例中，x＝15g，y＝100g，m₂＝405g；

步驟三、將步驟一中所稱取的納米氧化鑭粉和步驟二中再次稱取的納米氧化鑭粉混合均勻后加入去離子水中，然后利用砂磨機進行分散，分散速率為2000r/min，分散時間為20min，之后采用采用目數(shù)為1000目的濾網(wǎng)進行過濾，得到濾液；

步驟四、將步驟一中所稱取的錸粉加入到步驟三中所述濾液中，然后利用砂磨機進行分散，分散速率為5000r/min，分散時間為30min，得到混合液，之后將步驟一中混合液加入到所稱取的二氧化鉬粉中混合均勻，得到摻雜二氧化鉬；

步驟五、利用氫氣對步驟四中摻雜二氧化鉬進行還原，氫氣流量3m³/h，還原溫度900℃，還原時間10h，得到還原物料，之后采用目數(shù)為160目的篩網(wǎng)對還原物料進行篩分，之后利用混料機將篩分后的過篩粉末混料24h，得到還原合金粉；

步驟六、將步驟五中所述還原合金粉進行等靜壓成型，得到壓坯，然后將壓坯置于燒結(jié)爐中燒結(jié)，得到相對密度為96％以上的鉬錸鑭合金材料；所述等靜壓成型的壓制力為200MPa；所述燒結(jié)的溫度為1900℃，所述燒結(jié)的時間為30h。

采用本實施例制備的鉬錸鑭合金材料的微觀組織如圖1所示。由圖1可知，該合金材料的顆粒均勻細小，板坯斷口中晶粒細小，晶界清晰純凈，晶界、晶內(nèi)無可見團聚第二相顆粒，由此表明，采用本實施例制備的鉬錸鑭合金材料中，納米顆粒分散效果好，滿足技術(shù)要求。

實施例2

本實施例鉬錸鑭合金材料的制備方法包括以下步驟：

步驟一、首先，對鉬錸鑭合金材料的成分進行設(shè)計，使該合金材料包括以下質(zhì)量百分比的金屬成分：Re 5.0％，La 0.2％，余量為Mo；然后，按照所設(shè)計的成分分別稱取納米氧化鑭粉(質(zhì)量純度99.99％，粒度80nm)、錸粉(質(zhì)量純度99.99％，粒度1μm)和二氧化鉬粉(質(zhì)量純度97.3％，粒度為10μm，二氧化鉬粉中鉬含量73％)；

本實施例中，所稱取的納米氧化鑭粉的質(zhì)量m₁＝234.5g，所稱取的錸粉的質(zhì)量為5.0×10³g，所稱取的二氧化鉬粉的質(zhì)量為129.9×10³g；

步驟二、再次稱取納米氧化鑭粉，再次稱取的氧化鑭粉的質(zhì)量為m₂，m₂滿足：m₂＝m₁×v×(1+v)，v為納米氧化鑭粉在800目過濾條件下的過濾比，v的測試方法為：將質(zhì)量為y的納米氧化鑭粉充分分散于去離子水中，然后采用目數(shù)為800目的濾網(wǎng)進行過濾，得到含水濾渣，將含水濾渣干燥后，得到質(zhì)量為x的濾渣，之后根據(jù)公式計算出納米氧化鑭粉在800目過濾條件下的過濾比，所述x為干燥后的濾渣質(zhì)量，所述y為納米氧化鑭粉的質(zhì)量，m₂、x和y的單位均為g；

本實施例中，x＝12g，y＝100g，m₂＝31.5g；

步驟三、將步驟一中所稱取的納米氧化鑭粉和步驟二中再次稱取的納米氧化鑭粉混合均勻后加入去離子水中，然后利用砂磨機進行分散，分散速率為5000r/min，分散時間為10min，之后采用采用目數(shù)為800目的濾網(wǎng)進行過濾，得到濾液；

步驟四、將步驟一中所稱取的錸粉加入到步驟三中所述濾液中，然后利用砂磨機進行分散，分散速率為1000r/min，分散時間為20min，得到混合液，之后將步驟一中混合液中加入到所稱取的二氧化鉬粉混合均勻；

步驟五、利用氫氣對步驟四中二氧化鉬進行還原，氫氣流量6m³/h，還原溫度950℃，還原時間6h，得到還原物料，之后采用目數(shù)為160目的篩網(wǎng)對還原物料進行篩分，之后利用混料機將篩分后的過篩粉末混料10h，得到還原合金粉；

步驟六、將步驟五中所述還原合金粉進行等靜壓成型，得到壓坯，然后將壓坯置于燒結(jié)爐中燒結(jié)，得到相對密度為96％以上的鉬錸鑭合金材料；所述等靜壓成型的壓制力為350MPa；所述燒結(jié)的溫度為1850℃，所述燒結(jié)的時間為18h。

采用本實施例制備的鉬錸鑭合金材料的微觀組織如圖2所示。由圖2可知，該合金材料的顆粒均勻細小，板坯斷口中晶粒細小，晶界清晰純凈，晶界、晶內(nèi)無可見團聚第二相顆粒，由此表明，采用本實施例制備的鉬錸鑭合金材料中，納米顆粒分散效果好，滿足技術(shù)要求。

實施例3

本實施例鉬錸鑭合金材料的制備方法包括以下步驟：

步驟一、首先，對鉬錸鑭合金材料的成分進行設(shè)計，使該合金材料包括以下質(zhì)量百分比的金屬成分：Re 1.0％，La 0.02％，余量為Mo；然后，按照所設(shè)計的成分分別稱取納米氧化鑭粉(質(zhì)量純度99.99％，粒度50nm)、錸粉(質(zhì)量純度99.99％，粒度0.1μm)和二氧化鉬粉(質(zhì)量純度98.7％，粒度為5μm，二氧化鉬粉中鉬含量74％)；

本實施例中，所稱取的納米氧化鑭粉的質(zhì)量m₁＝23.5g，所稱取的錸粉的質(zhì)量為1.0×10³g，所稱取的二氧化鉬粉的質(zhì)量為133.8×10³g；

步驟二、再次稱取納米氧化鑭粉，再次稱取的氧化鑭粉的質(zhì)量為m₂，m₂滿足：m₂＝m₁×v×(1+v)，v為納米氧化鑭粉在800目過濾條件下的過濾比，v的測試方法為：將質(zhì)量為y的納米氧化鑭粉充分分散于去離子水中，然后采用目數(shù)為800目的濾網(wǎng)進行過濾，得到含水濾渣，將含水濾渣干燥后，得到質(zhì)量為x的濾渣，之后根據(jù)公式計算出納米氧化鑭粉在900目過濾條件下的過濾比，所述x為干燥后的濾渣質(zhì)量，所述y為納米氧化鑭粉的質(zhì)量，m₂、x和y的單位均為g；

本實施例中，x＝10g，y＝100g，m₂＝2.6g；

步驟三、將步驟一中所稱取的納米氧化鑭粉和步驟二中再次稱取的納米氧化鑭粉混合均勻后加入去離子水中，然后利用砂磨機進行分散，分散速率為4000r/min，分散時間為20min，之后采用采用目數(shù)為900目的濾網(wǎng)進行過濾，得到濾液；

步驟四、將步驟一中所稱取的錸粉加入到步驟三中所述濾液中，然后利用砂磨機進行分散，分散速率為1000r/min，分散時間為30min，得到混合液，之后將步驟一中混合液加入到所稱取的二氧化鉬粉中混合均勻；

步驟五、利用氫氣對步驟四中所述二氧化鉬進行還原，氫氣流量2m³/h，還原溫度850℃，還原時間10h，得到還原物料，之后采用目數(shù)為100目的篩網(wǎng)對還原物料進行篩分，之后利用混料機將篩分后的過篩粉末混料24h，得到還原合金粉；

步驟六、將步驟五中所述還原合金粉進行等靜壓成型，得到壓坯，然后將壓坯置于燒結(jié)爐中燒結(jié)，得到相對密度為96％以上的鉬錸鑭合金材料；所述等靜壓成型的壓制力為200MPa；所述燒結(jié)的溫度為2000℃，所述燒結(jié)的時間為15h。

采用本實施例制備的鉬錸鑭合金材料的微觀組織如圖3所示。由圖3可知，采用本實施例制備的鉬錸鑭合金材料的顆粒均勻細小，板坯斷口中晶粒細小，晶界清晰純凈，晶界、晶內(nèi)無可見團聚第二相顆粒，由此表明，采用本實施例制備的鉬錸鑭合金材料中，納米顆粒分散效果好，滿足技術(shù)要求。

實施例4

本實施例鉬錸鑭合金材料的制備方法包括以下步驟：

步驟一、首先，對鉬錸鑭合金材料的成分進行設(shè)計，使該合金材料包括以下質(zhì)量百分比的金屬成分：Re 2.5％，La 1.0％，余量為Mo；然后，按照所設(shè)計的成分分別稱取納米氧化鑭粉(質(zhì)量純度99.99％，粒度10nm)、錸粉(質(zhì)量純度99.99％，粒度2μm)和二氧化鉬粉(質(zhì)量純度99.9％，粒度為6μm，二氧化鉬粉中鉬含量75％)；

本實施例中，所稱取的納米氧化鑭粉的質(zhì)量m₁＝1.17×10³g，所稱取的錸粉的質(zhì)量為2.5×10³g，所稱取的二氧化鉬粉的質(zhì)量為128.7×10³g；

步驟二、再次稱取納米氧化鑭粉，再次稱取的氧化鑭粉的質(zhì)量為m₂，m₂滿足：m₂＝m₁×v×(1+v)，v為納米氧化鑭粉在800目過濾條件下的過濾比，v的測試方法為：將質(zhì)量為y的納米氧化鑭粉充分分散于去離子水中，然后采用目數(shù)為800目的濾網(wǎng)進行過濾，得到含水濾渣，將含水濾渣干燥后，得到質(zhì)量為x的濾渣，之后根據(jù)公式計算出納米氧化鑭粉在800目過濾條件下的過濾比，所述x為干燥后的濾渣質(zhì)量，所述y為納米氧化鑭粉的質(zhì)量，m₂、x和y的單位均為g；

本實施例中，x＝20g，y＝100g，m₂＝280.8g；

步驟三、將步驟一中所稱取的納米氧化鑭粉和步驟二中再次稱取的納米氧化鑭粉混合均勻后加入去離子水中，然后利用砂磨機進行分散，分散速率為1000r/min，分散時間為10min，之后采用采用目數(shù)為800目的濾網(wǎng)進行過濾，得到濾液；

步驟四、將步驟一中所稱取的錸粉加入到步驟三中所述濾液中，然后利用砂磨機進行分散，分散速率為5000r/min，分散時間為30min，得到混合液，之后將步驟一混合液加入到所稱取的二氧化鉬粉中混合均勻；

步驟五、利用氫氣對步驟四中所述二氧化鉬進行還原，氫氣流量4m³/h，還原溫度900℃，還原時間8h，得到還原物料，之后采用目數(shù)為100目的篩網(wǎng)對還原物料進行篩分，之后利用混料機將篩分后的過篩粉末混料6h，得到還原合金粉；

步驟六、將步驟五中所述還原合金粉進行等靜壓成型，得到壓坯，然后將壓坯置于燒結(jié)爐中燒結(jié)，得到相對密度為96％以上的鉬錸鑭合金材料；所述等靜壓成型的壓制力為400MPa；所述燒結(jié)的溫度為2100℃，所述燒結(jié)的時間為20h。

采用本實施例制備的鉬錸鑭合金材料的微觀組織如圖4所示。由圖4可知，該合金材料的顆粒均勻細小，板坯斷口中晶粒細小，晶界清晰純凈，晶界、晶內(nèi)無可見團聚第二相顆粒，由此表明，采用本實施例制備的鉬錸鑭合金材料中，納米顆粒分散效果好，滿足技術(shù)要求。

對比例1

本對比例鉬錸鑭合金材料的制備方法與實施例1的不同之處僅在于：僅按照步驟一所述過程稱取理論量的納米氧化鑭粉，無步驟二中再次稱取納米氧化鑭粉的工藝過程。

采用本對比例制備的鉬錸鑭合金材料的微觀組織如圖5所示。由圖5可知，無步驟二中再次稱取納米氧化鑭粉的工藝過程制備的鉬合金微觀組織中晶粒大小不均，出現(xiàn)部分晶粒劇烈長大，大晶粒的斷口呈現(xiàn)穿晶斷裂，呈河流狀花樣，因沒有再次稱取納米氧化鑭粉導(dǎo)致晶界上納米顆粒數(shù)量少，燒結(jié)過程中納米顆粒對晶界的釘扎不夠，晶粒自由長大，最終形成大晶組織；這與納米顆粒球團如果在摻雜過程中未分散開在燒結(jié)過程中對晶界不能形成有效釘扎的結(jié)果基本一致。

對比例2

本對比例鉬錸鑭合金材料的制備方法與實施例1的不同之處在于：其一，僅按照步驟一所述過程稱取理論量的納米氧化鑭粉，無步驟二中再次稱取納米氧化鑭粉的工藝過程；其二，將稱取的納米氧化鑭粉與去離子水攪拌后直接配制成氧化鑭分散液，沒有采用步驟三中所述先分散再過濾的工藝過程。

采用本對比例制備的鉬錸鑭合金材料的微觀組織如圖6所示。由圖6可知，本對比例無步驟二中再次稱取納米氧化鑭粉的工藝過程，所制備的鉬合金微觀組織中出現(xiàn)晶粒劇烈長大，形成大晶組織，大晶粒的斷口呈現(xiàn)穿晶斷裂的河流狀花樣，且組織中出現(xiàn)大量燒結(jié)孔，因沒有再次稱取納米氧化鑭粉導(dǎo)致晶界上納米顆粒數(shù)量少，燒結(jié)過程中納米顆粒對晶界的釘扎不夠，晶粒自由長大過快，大量空隙未閉合形成燒結(jié)孔；此外，本對比例無先分散再采用目數(shù)為800目的濾網(wǎng)進行過濾的工藝過程，由于納米顆粒的表面能高，通常納米氧化鑭顆粒形成球團和塊體而存在，這種納米球團如在摻雜前未分散并將分散不開的塊體過濾出來，這些塊體在摻雜及后續(xù)工藝過程中無進一步破碎、分散，在燒結(jié)組織中形成第二相夾雜，進而成為內(nèi)部缺陷。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制。凡是根據(jù)發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。