CN102690980B

CN102690980B - 一种高温耐氧化抗磨钼合金及其制备方法

Info

Publication number: CN102690980B
Application number: CN201210011295.3A
Authority: CN
Inventors: 徐流杰; 魏世忠; 马向东; 周玉成; 张国赏; 李继文; 李保元
Original assignee: Henan University of Science and Technology
Current assignee: Henan University of Science and Technology
Priority date: 2012-01-13
Filing date: 2012-01-13
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2032-01-13
Also published as: CN102690980A

Abstract

本发明公开了一种高温耐氧化抗磨钼合金及其制备方法，其中高温耐氧化抗磨钼合金是由以下重量份的组分组成：Cr 5～15％、Ti 1.0～5.0％、Nb 1.0～5.0％，C 0.25～1.90％，余量为钼及不可避免的杂质。本发明高温耐氧化抗磨钼合金的再结晶温度达到1200-1300℃，高温抗蠕变性能是TZM钼合金的12～1.5倍，高温强度和硬度是TZM钼合金的1.5-2.0倍，在空气中500℃-800℃条件下的耐磨性为TZM钼合金的1.5-2.0倍。本发明的钼合金配方同时解决了传统钼合金耐磨性与氧化性差的问题，且制备工艺简单、易于控制，用常规的粉末冶金即可制备，因此本发明具有广阔的应用前景。

Description

一种高温耐氧化抗磨钼合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高温耐氧化抗磨钼合金，同时涉及一种该钼合金的制备方法。

背景技术

钼及其合金具有熔点高、高温强度高、高温蠕变速率低、抗热震性能好、抗磨损性和抗腐蚀性能好等优良特性，广泛应用于化工、冶金工业及金属加工及航空航天工业和核能技术等领域。然而，高温抗氧化能力差和焊接性能差等缺点，限制了钼金属及其合金作为结构材料更加广泛的使用。

目前应用的钼合金主要为TZM合金、稀土钼合金、铝硅钾掺杂钼合金，它们各自在不同应用领域表现出优越的性能。随着现代工业的发展，一些特殊应用领域要求材料具有较高的高温硬度和高温耐磨性：如高温抗磨领域，典型的产品如金属压力加工行业用的钼顶头、航空航天用的高温喷管、高温钼舟等。然而传统的钼合金由于缺乏足量的耐磨相抵抗磨损，且高温下在空气中易于氧化，因而高温耐磨性不理想。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有高温耐氧化性和抗磨性的钼合金。

为了实现以上目的，本发明高温耐氧化抗磨钼合金所采用的技术方案是：一种高温耐氧化抗磨钼合金，是由以下重量份的组分组成：Cr 5～15％、Ti 1.0～5.0％、Nb 1.0～5.0％，C 0.25～1.90％，余量为钼及不可避免的杂质。

本发明的高温耐氧化抗磨钼合金采用如下方法制备：

1)根据配方中各组分的重量百分比，取铬粉、TiH₂粉、铌粉、碳粉和钼粉均匀混合，得到混合粉末；

2)将混合粉末在200～250MPa条件下冷等静压制成坯料；

3)将坯料在1780～1850℃的氢气气氛下烧结10～20小时，制得高温耐氧化抗磨钼合金。

步骤1)采用混料机进行混料20～30小时。

所述TiH₂粉采用钛粉替代。

本发明的高温耐氧化抗磨钼合金中，含有大量的耐磨相(TiC、NbC)和铬相，组织中的耐磨相能有效的抵抗磨损，而组织中的铬能有效的抵抗氧化，二者共同作用使制备的钼合金具有优良的高温耐磨性。

本发明高温耐氧化抗磨钼合金的再结晶温度达到1200-1300℃，高温抗蠕变性能是TZM钼合金的1.2～1.5倍，高温强度和硬度是TZM钼合金的1.5-2.0倍，在空气中500℃-800℃条件下的耐磨性为TZM钼合金的1.5-2.0倍。本发明的钼合金配方同时解决了传统钼合金耐磨性与氧化性差的问题，且制备工艺简单、易于控制，用常规的粉末冶金即可制备，因此本发明具有广阔的应用前景。

具体实施方式

实施例1

本实施例的高温耐氧化抗磨钼合金是由以下重量份的组分组成：Cr 8％、Ti 1.0％、Nb3.0％，C 0.25％，余量为钼，杂质含量≤0.1％。

本实施例的高温耐氧化抗磨钼合金的采用如下步骤制备：

1)根据上述的组分质量分数，称取铬粉、TiH₂粉、铌粉，碳粉和钼粉；

2)将上述粉末在混料机进行混料30小时；

3)将混合粉末在压力220MPa条件下冷等静压成形，制成坯料；

4)将成形的坯料在1780℃的氢气气氛下烧结10小时，制得钼合金。

本发明的钼合金再结晶温度1200℃，高温抗蠕变性能是TZM钼合金的1.25倍，高温强度和硬度是TZM钼合金的1.6倍，在空气中600℃条件下的耐磨性为TZM钼合金的1.5倍。

实施例2

本实施例的高温耐氧化抗磨钼合金是由以下重量份的组分组成：Cr 15％、Ti 4.0％、Nb 2.0％，C 1.26％，余量为钼，杂质含量≤0.1％。

本实施例的高温耐氧化抗磨钼合金的采用如下步骤制备：

2)将上述粉末在混料机进行混料20小时；

3)将混合粉末在压力250MPa条件下冷等静压成形，制成坯料；

4)将成形的坯料在1850℃的氢气气氛下烧结15小时，制得钼合金。

本发明技术制备的钼合金再结晶温度1270℃，高温抗蠕变性能是TZM钼合金的1.35倍，高温强度和硬度是TZM钼合金的1.8倍，在空气中500℃条件下的耐磨性为TZM钼合金的1.7倍。

实施例3

本实施例的高温耐氧化抗磨钼合金是由以下重量份的组分组成：Cr 12％、Ti 4.5％、Nb 5.0％，C 1.90％，余量为钼，杂质含量≤0.1％。

本实施例的高温耐氧化抗磨钼合金的采用如下步骤制备：

1)根据上述的组分质量分数，称取铬粉、钛粉、铌粉，碳粉和钼粉；

2)将上述粉末在混料机进行混料26小时；

3)将混合粉末在压力235MPa条件下冷等静压成形，制成坯料；

4)将成形的坯料在1810℃的氢气气氛下烧结20小时，制得钼合金。

本发明技术制备的钼合金再结晶温度1300℃，高温抗蠕变性能是TZM钼合金的1.5倍，高温强度和硬度是TZM钼合金的2.0倍，在空气中800℃条件下的耐磨性为TZM钼合金的2.0倍。

实施例4

本实施例的高温耐氧化抗磨钼合金是由以下重量份的组分组成：Cr 5％、Ti 5.0％、Nb5.0％，C2.0％，余量为钼，杂质含量≤0.1％。

本实施例的高温耐氧化抗磨钼合金的采用如下步骤制备：

2)将上述粉末在混料机进行混料26小时；

3)将混合粉末在压力235MPa条件下冷等静压成形，制成坯料；

4)将成形的坯料在1820℃的氢气气氛下烧结15小时，制得钼合金。

本发明技术制备的钼合金再结晶温度1290℃，高温抗蠕变性能是TZM钼合金的1.40倍，高温强度和硬度是TZM钼合金的2.0倍，在空气中720℃条件下的耐磨性为TZM钼合金的2.0倍。

本发明的实施例仅用以说明而非限定本发明的技术方案：其中原料所采用的TiH₂粉也可以采用纯Ti粉或二者的混合粉体，也可以通过本发明的制备方法实现本发明的发明目的，以上修改和等同替换对于本领域技术人员是显而易见的，其应涵盖在本发明的所要求保护的范围当中。

Claims

1.一种高温耐氧化抗磨钼合金，其特征在于：是由以下重量份的组分组成：Cr5～15%、Ti1.0～5.0%、Nb1.0～5.0%，C0.25～1.90%，余量为钼及不可避免的杂质；

所述高温耐氧化抗磨钼合金采用如下方法制备：

1）根据配方中各组分的重量百分比，取铬粉、TiH₂粉、铌粉、碳粉和钼粉均匀混合，得到混合粉末；

2）将混合粉末在200～250MPa条件下冷等静压制成坯料；

3）将坯料在1780～1850℃的氢气气氛下烧结10～20小时，制得高温耐氧化抗磨钼合金。

2.一种如权利要求1所述高温耐氧化抗磨钼合金的制备方法，其特征在于：其步骤如下：

2）将混合粉末在200～250MPa条件下冷等静压制成坯料；

3.根据权利要求2所述高温耐氧化抗磨钼合金的制备方法，其特征在于：步骤1）采用混料机进行混料20～30小时。

4.根据权利要求2所述高温耐氧化抗磨钼合金的制备方法，其特征在于：所述TiH₂粉采用钛粉替代。