CN101503775A - 一种复合纳米微粒强韧化烧结钼材料 - Google Patents

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孙院军
张理罡
徐兵
吴壮志
杨刘晓
徐汉新
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Abstract

本发明公开了一种复合纳米微粒强韧化烧结钼材料，由Mo和La2O3/Mo5Si3复合纳米微粒组成，La2O3/Mo5Si3复合纳米微粒是以La2O3/MoSi2复合纳米微粒的形式加入到Mo中，La2O3/MoSi2复合纳米微粒的加入量占烧结钼材料的0.2wt.％～2.0wt.％，且La2O3/MoSi2复合纳米微粒中La2O3与MoSi2重量比为1～1∶1.5。Mo5Si3具有较高的高温抗蠕变强度，与Mo间的界面结合强度远高于Mo与Mo间、Mo与La2O3间的界面强度，起到阻止界面上空位成核并使空位消失在界面上的作用，使材料的高温强度提高；另一方面La2O3和硬的Mo5Si3纳米微粒弥散分布，抑制Mo晶粒的长大，细化了晶粒，且净化了晶界，使烧结钼的烧结温度降低，致密化速度加快，导热性提高，热膨胀系数保持不变，室温断裂韧性增加，耐冷热疲劳性能提高，高温强度有较大改善，显示出优异的综合性能。

Description

一种复合纳米微粒强韧化烧结钼材料
技术领域
本发明涉及一种复合纳米微粒强韧化烧结钼材料，具体涉及一种高导热、低膨胀的铜合金挤压模用复合纳米微粒强韧化烧结钼材料。
背景技术
烧结钼作为高温工程领域中的一种粉末冶金材料，具有熔点高、密度适中、导热性好、热膨胀系数低、抗腐蚀性优越等特性，可广泛应用于冶金、电子、宇航、化学及国防等工业。但目前烧结钼材普遍存在着耐高温性能差且发脆，低温韧性不足，数量少质量低，品种不齐全，加工成品率低等缺点。
为了解决以上问题，国内外先后开发了TZM、AKS-Mo、Mo-Re和La2O3-Mo等合金。TZM和AKS-Mo表现出优异的高温性能，它们的再结晶温度均比纯钼高，主要作为耐高温材料，但它们的低温韧性及加工性能都不理想。La2O3-Mo拥有很好的室温性能，且其高温强度相比于纯钼也有所提高，但要应用在某些特殊的高温领域，仍然有所不足。Mo-Re合金具有很好的综合性能，其高温性能和低温塑性均比较理想，遗憾的是Re属于稀缺金属，其价格也很高。因此，人们迫切需要一种既有优异的综合性能，又经济实惠的钼合金。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种复合纳米微粒强韧化烧结钼材料，该烧结钼材料与以往的烧结钼材料相比，在保持高导热性和低膨胀性的同时，其耐高温性能和低温韧性得到有效提高。
为了解决上述技术问题，本发明提供的复合纳米微粒强韧化烧结钼材料，由Mo和La2O3/Mo5Si3复合纳米微粒组成，所述的La2O3/Mo5Si3复合纳米微粒是以La2O3/MoSi2复合纳米微粒的形式加入到Mo中，所述的La2O3/MoSi2复合纳米微粒的加入量占烧结钼材料的0.2wt.％～2.0wt.％，且所述的La2O3/MoSi2复合纳米微粒中La2O3与MoSi2重量比为1～1∶1.5。
采用上述技术方案的复合纳米微粒强韧化烧结钼材料，选择通过固-固掺杂添加适量La2O3/MoSi2复合纳米微粒来改善材料的结构与性能。其原理是La2O3/MoSi2复合纳米微粒在应力场和温度场共同作用下，与基体Mo发生原位反应，引起微结构的调整，产生了增韧补强的作用。一方面MoSi2与Mo在高温烧结时发生原位反应形成硬脆的Mo5Si3，仍以纳米形式存在，MoSi2相完全消失，不存在厚的界面层，而Mo5Si3具有较高的高温抗蠕变强度，与Mo间的界面结合强度远高于Mo与Mo间、Mo与La2O3间的界面强度，起到阻止界面上空位成核并使空位消失在界面上的作用，使材料的高温强度提高；另一方面La2O3和硬的Mo5Si3纳米微粒弥散分布，抑制Mo晶粒的长大，细化了晶粒，且净化了晶界。与添加单一La2O3的烧结钼相比，烧结温度降低，致密化的速度加快，导热性提高，热膨胀系数保持不变，室温断裂韧性增加，耐冷热疲劳性能提高，而高温强度有较大改善，显示出优异的综合性能。
本发明所具有的有益效果有：
本发明所涉及的La2O3/Mo5Si3复合纳米微粒强韧化烧结钼材料，将稀土氧化物的低温韧化和三硅化五钼的高温强化有机结合，起到增韧补强的双重作用，可以有效地提高钼材料的耐高温性能和低温韧性。本发明所制备的材料与以往的烧结钼材料相比，在保持高导热性和低膨胀性的同时，其耐高温性能和低温韧性得到有效提高，克服了现有的烧结钼材料所具有的耐高温性能差且发脆、数量少质量低、加工成品率低、许多异型特殊产品奇缺、成本很高等缺点。
综上所述，本发明是一种在保持高导热性和低膨胀性的同时，其耐高温性能和低温韧性得到有效提高的复合纳米微粒强韧化烧结钼材料。
具体实施方式
以下结合具体实例对本发明作进一步说明。
实施例1：
一种复合纳米微粒强韧化烧结钼材料，主要由Mo和La2O3/Mo5Si3复合纳米微粒组成，La2O3/Mo5Si3复合纳米微粒是以La2O3/MoSi2复合纳米微粒的形式加入到钼(Mo)中，且加入量为0.2wt.％，La2O3与MoSi2重量比为1，La2O3/MoSi2在烧结时与Mo发生原位反应生成La2O3/Mo5Si3。该钼材料的力学性能指标如表1所示。
表1 本实施例材料性能数据
Figure A200910042919D00041
实施例2：
一种复合纳米微粒强韧化烧结钼材料，主要由Mo和La2O3/Mo5Si3复合纳米微粒组成，La2O3/Mo5Si3复合纳米微粒是以La2O3/MoSi2复合纳米微粒的形式加入到钼(Mo)中，且加入量为0.5wt.％，La2O3与MoSi2重量比为1.1，La2O3/MoSi2在烧结时与Mo发生原位反应生成La2O3/Mo5Si3。该烧结钼材料的力学性能指标如表2所示。
表2 本实施例材料性能数据
Figure A200910042919D00042
实施例3
一种复合纳米微粒强韧化烧结钼材料，主要由Mo和La2O3/Mo5Si3复合纳米微粒组成，La2O3/Mo5Si3复合纳米微粒是以La2O3/MoSi2复合纳米微粒的形式加入到钼(Mo)中，且加入量为1.0wt.％，La2O3与MoSi2重量比为1.2，La2O3/MoSi2在烧结时与Mo发生原位反应生成La2O3/Mo5Si3。该钼材料的力学性能指标如表3所示。
表3 本实施例材料性能数据
Figure A200910042919D00051
实施例4
一种复合纳米微粒强韧化烧结钼材料，主要由Mo和La2O3/Mo5Si3复合纳米微粒组成，La2O3/Mo5Si3复合纳米微粒是以La2O3/MoSi2复合纳米微粒的形式加入到钼(Mo)中，且加入量为1.5wt.％，La2O3与MoSi2重量比为1，La2O3/MoSi2在烧结时与Mo发生原位反应生成La2O3/Mo5Si3。该钼材料的力学性能指标如表4所示。
表4 本实施例材料性能数据
Figure A200910042919D00052
实施例5
一种复合纳米微粒强韧化烧结钼材料，主要由Mo和La2O3/Mo5Si3复合纳米微粒组成，La2O3/Mo5Si3复合纳米微粒是以La2O3/MoSi2复合纳米微粒的形式加入到钼(Mo)中，且加入量为2.0wt.％，La2O3与MoSi2重量比为1.5，La2O3/MoSi2在烧结时与Mo发生原位反应生成La2O3/Mo5Si3。该钼材料的力学性能指标如表5所示。
表5 本实施例材料性能数据
Figure A200910042919D00053

Claims (1)

1、一种复合纳米微粒强韧化烧结钼材料，其特征在于：由Mo和La2O3/Mo5Si3复合纳米微粒组成，所述的La2O3/Mo5Si3复合纳米微粒是以La2O3/MoSi2复合纳米微粒的形式加入到Mo中，所述的La2O3/MoSi2复合纳米微粒的加入量占烧结钼材料的0.2wt.％～2.0wt.％，且所述的La2O3/MoSi2复合纳米微粒中La2O3与MoSi2重量比为1～1：1.5。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107964618A (zh) * 2016-10-20 2018-04-27 中国兵器工业第五九研究所 一种耐高温烧蚀高强韧钼合金及其制备方法

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