CN102839309A

CN102839309A - 一种用于制造高强高韧钼合金的混料方法

Info

Publication number: CN102839309A
Application number: CN2012102905343A
Authority: CN
Inventors: 胡平; 王快社; 何欢承; 康轩齐
Original assignee: Xian University of Architecture and Technology
Current assignee: Shaanxi Head Moly Industry Co ltd
Priority date: 2012-08-16
Filing date: 2012-08-16
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2032-08-16
Also published as: CN102839309B

Abstract

本发明提出了一种用于制造高强高韧钼合金的混料方法，将钼粉和其他合金粉末原料按配方比例进行混合，其中合金元素中的一种或者多种以其可溶性盐或化合物的形式进行添加，碳元素以有机碳源的形式进行添加。然后向配料好的钼合金粉末中加入质量比为1：2～10：1的液体介质，混合粉末并搅拌均匀，使之呈现湿泥土状混合物。将此混合物在空气中陈化1~24h后在60℃~100℃的干燥箱中烘干，即得到均匀的钼合金混合料。本方法具有设计合理、工艺简单、混合均匀、适应性强、适合工业化生产等优点。采用本方法得到的钼合金混合料经后续的压制、烧结、轧制工艺加工，可以用于制造高强高韧钼合金。

Description

一种用于制造高强高韧钼合金的混料方法

技术领域

本发明涉及粉末冶金工艺的混料工序，特别涉及一种用于制造高强高韧钼合金的混料方法。

背景技术

稀有金属钼是一种具有重要战略意义的元素，其具有熔点高、强度大、硬度高、耐磨性和导热导电性好等优点。而且，钼合金的高温性能高、膨胀系数小、耐蚀性能好，因而被广泛应用于冶金、机械、石油、化工、军工、航空航天、电子、核工业等诸多领域。但是，由于钼及钼合金的低温脆性和高温抗氧化能力差，限制了钼合金作为结构材料更加广泛地使用。并且，随着航空航天、核工业、军工事业的发展，对综合强化、高强高韧钼合金的需求十分迫切。因此，研究开发性能优异的新型钼合金和改进钼合金生产工艺、提高产品质量是钼合金研究者和生产者努力的主要方向。

钼合金的传统生产工艺是采用粉末冶金法，即经过混料、压制、烧结、轧制等工序进行制备。其中合金粉末的混料工序是粉末冶金工艺中非常关键的步骤，混料的均匀性控制着最终产品的内部特性，直接影响后续工序的进行，并决定了所制备产品的综合性能。混料是指将一种或多种不同成分的合金粉末与基体原料粉末混合均匀的过程。常用的混料方法是固固干混，并且原料粉末和合金粉末均以单质的形式添加，但因合金化元素均为微量添加，所以导致干混不均匀的缺点难以克服，影响后续工序。而固液球磨湿混的混料方法在混料的过程中容易出现原料粉末结块，混合不均匀，易引入杂质等缺点，因而制备的粉料粒度不均、烧结活性低，限制了后续制备钼合金产品性能的提高。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种成本低廉、工艺简单、混合均匀又能保证制造高强高韧钼合金的混料方法。

为了实现上述任务，本发明采用如下的技术解决方案：

一种用于制造高强高韧钼合金的混料方法，其特征在于，按下列步骤进行：

1）将钼粉和其他合金粉末原料进行混合配制成钼合金粉末，所述的钼合金粉末由以下质量百分比的化学元素组成：Ti：0.01%～1.5%，Zr：0.01%～0.40%，C：0.01%～0.50%，La：0.00～2.0%，Ta：0.00～0.30%，Nb：0.00～0.30%，Hf：0.00～0.40%，Y：0.00～0.30%，Al：0.00～0.20%，K：0.00～0.40%，余量为Mo粉和不可避免的杂质，化学元素的质量百分比之和为100%；

2）向钼合金粉末中加入液体介质并搅拌均匀，液体介质与钼合金粉末的质量比为1：2～10：1，使之呈现湿泥土状混合物，将该混合物在空气中陈化1~24h，然后在60℃~100℃的干燥箱中烘干，即得到均匀的钼合金混合料。

上述合金元素中的一种或者多种以其可溶性盐或化合物的形式进行添加；其中，碳元素则以有机碳源的形式进行添加，为碳的有机物，可以是硬脂酸、水杨酸、柠檬酸、石蜡、葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖、麦芽糖、纤维素等中的任一种或者两种以上的混合物。

上述的液体介质根据合金元素的添加形式和溶解性来选择，可以是水、酒精、汽油、乙醚等中的一种或几种的混合溶液。

上述方法得到的钼合金混合料经过后续的压制、烧结、轧制工艺加工，可以制造出高强高韧钼合金。

本发明与现有钼合金制备的混料技术相比有如下优点：

1、合金元素以可溶性盐或化合物的形式添加，碳元素以有机碳源进行添加，溶解于液体介质中，取代传统的单质粉末添加方式，混合更加均匀；

2、混合粉末经搅拌呈现湿泥土状并在空气中陈化后再进行干燥，避免了常规湿混法带来的粉末易结块，混合不均匀等缺点；

3、所采用的取代单质粉末的合金元素添加方式思想也可以用于其他系列合金的粉末冶金混料制备。

采用本发明的方法得到的钼合金混合料，经过后续压制、烧结、轧制工艺加工，所制得的高强高韧钼合金的抗拉强度大于1100MPa，延伸率大于7%，具有优良的综合性能。本发明工艺简单、易于控制、混料均匀性好，具有广泛的应用前景。

附图说明

图1是实施例1中所制备的钼合金混合料粉末的扫描电镜照片。

图2是使用实施例1得到的钼合金混合料粉末经过后续粉末冶金和轧制工艺制备的高强高韧钼合金板材的应力-应变曲线图。

图3是使用实施例1得到的钼合金混合料粉末经过后续粉末冶金和轧制工艺制备的高强高韧钼合金板材拉伸断口的扫描电镜照片。

图4是实施例2中所制备的钼合金混合料粉末的扫描电镜照片。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

实施例1：

将钼粉和其他合金粉末原料按以下元素质量百分比配料：Ti：1.0%，Zr：0.02%，C：0.03%，La：1.0%，Hf：0.01%，Y：0.01%，余量为Mo粉和不可避免的杂质，化学元素的质量百分比之和为100%。其中Ti以TiH₂，Zr以ZrH₂，C以柠檬酸，La以La(NO₃)₃，Hf以HfO₂，Y以Y(NO₃)₃的形式进行添加。

向配料好的钼合金粉末中加入酒精并搅拌均匀，酒精的加入量为：钼合金粉末和酒精质量比为1：1，使之呈现湿泥土状混合物。将此混合物在空气中陈化2h，然后在70℃的干燥箱中烘干，即得到混合均匀的钼合金混合料。其扫描电镜照片如图1所示，表面采用本发明得到的钼合金混合料混料均匀，效果优良。

以此钼合金混合料为基础，经过后续压制、烧结、轧制工艺加工，所制备的钼合金板材的应力-应变曲线如图2所示，其拉伸断口的扫描电镜照片如图3所示。结果表明此钼合金的抗拉强度为1198MPa，延伸率为9.87%，微观组织结构均匀，具有优良的综合性能，是一种高强高韧钼合金。

实施例2：

将钼粉和其他合金粉末原料按以下元素质量百分比配料：Ti：0.85%，Zr：0.15%，C：0.20%，La：0.50%，Ta：0.01%，Nb：0.00～0.30%，余量为Mo粉和不可避免的杂质，化学元素的质量百分比之和为100%。其中Ti以TiH₂，Zr以ZrH₂，C以蔗糖，La以La₂O₃，Ta以TaC，Nb以NbC，的形式进行添加。

向配料好的钼合金粉末中加入水并搅拌均匀，钼合金粉末与水的质量比为3：1，使之呈现湿泥土状混合物，将此混合物在空气中陈化4h，然后在100℃的干燥箱中烘干，即得到混合均匀的钼合金混合料。其扫描电镜照片如图4所示，表面采用本发明得到的钼合金混合料混料均匀，效果优良。

实施例3：

将钼粉和其他合金粉末原料按以下元素质量百分比配料：Ti：0.35%，Zr：0.35%，C：0.40%，Al：0.03%，K：0.02%，余量为Mo粉和不可避免的杂质，化学元素的质量百分比之和为100%。其中Ti以TiH₂，Zr以ZrH₂，C以硬脂酸，La以La(NO₃)₃，Al以Al(NO₃)₃，K以KCl，的形式进行添加。

向配料好的钼合金粉末中加入乙醚和水的混合溶液（乙醚：水=1：2）并搅拌均匀，钼合金粉末和乙醚和水的混合溶液的质量比为5：1，使之呈现湿泥土状混合物。将此混合物在空气中陈化8h，然后在60℃的干燥箱中烘干，即得到混合均匀的钼合金混合料。

实施例4：

将钼粉和其他合金粉末原料按以下元素质量百分比配料：Ti：0.50%，Zr：0.10%，C：0.25%，Nb：0.01%，Hf：0.02%，Y：0.01%，Al：0.02%，K：0.03%，余量为Mo粉和不可避免的杂质，化学元素的质量百分比之和为100%。其中Ti以TiH₂，Zr以ZrH₂，C以石蜡，Nb以NbO，Hf以HfO₂，Y以Y(NO₃)₃，Al以Al(NO₃)₃，K以KNO₃的形式进行添加。

向配料好的钼合金粉末中加入汽油并搅拌均匀，钼合金粉末和汽油的质量比为3：1，使之呈现湿泥土状混合物。将此混合物在空气中陈化12h，然后在80℃的干燥箱中烘干，即得到混合均匀的钼合金混合料。

实施例5：

将钼粉和其他合金粉末原料按以下元素质量百分比配料：Ti：0.80%，Zr：0.06%，C：0.50%，余量为Mo粉和不可避免的杂质，化学元素的质量百分比之和为100%。其中Ti以TiH2，Zr以ZrH₂，C以果糖的形式进行添加。

向配料好的钼合金粉末中加入水和酒精的混合溶液（水：酒精=1：2）并搅拌均匀，钼合金粉末和水和酒精的混合溶液的质量比为1：2，使之呈现湿泥土状混合物。将此混合物在空气中陈化24h，然后在90℃的干燥箱中烘干，即得到混合均匀的钼合金混合料。

上述实施例是本发明较优的例子，仅用于说明本发明，本发明不限于上述实施例，凡是根据本发明技术的技术方案所作的技术特征的添加、等效变换，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种用于制造高强高韧钼合金的混料方法，其特征在于，按下列步骤进行：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的合金元素中的一种或者多种以其可溶性盐或化合物的形式进行添加；其中的碳元素则以有机碳源的形式进行添加，为碳的有机物，它们是硬脂酸、水杨酸、柠檬酸、石蜡、葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖、麦芽糖、纤维素等中的任一种或者两种以上的混合物。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的液体介质根据合金元素的添加形式和溶解性来选择，它们是水、酒精、汽油、乙醚等中的一种或几种的混合溶液。

4.如权利要求1至3其中之一所述的方法，其特征在于，所述的钼合金混合料经过后续的压制、烧结、轧制工艺加工，得到高强高韧钼合金。