CN106222508A - 一种钼合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钼合金，包括以下重量份的原料：99.95％纯钼粉1000‑2000份、纯碳粉10‑30份、氢化钛200‑300份、氢化锆80‑120份。所述的钼合金的制备方法，包括以下步骤：(1)混合得到合金粉末；(2)压制成压坯；(3)烧结；(4)拉拔和墩粗；(5)退火处理；(6)冲压成型；(7)出料。本发明能制造出性能均匀高强度和高延性的钼合金，化学成分均匀，组织均匀，氧含量低；采用真空烧结与氢气烧结相结合的方法，控制合金烧结过程合金元素的变化趋势，进而实现降低氧含量的目的。

Description

一种钼合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及钼合金材料制备领域，具体是一种钼合金及其制备方法。
背景技术
资料表明，中国钼资源储量仅次于美国，位居世界第二；同时，中国也是世界上钼产品出口量最大的国家之一。金属钼、钼合金广泛地用于钢铁工业、电光源、电真空行业、机械汽车工业、宇航、军事工业、核工业等现代技术的很多领域中，进入2000年以后，随着互联网技术的飞速发展，半导体技术的发展明显加速，离子植入机是生产半导体晶圆芯片的最主要设备，离子源反应室是离子植入机核心部件，其中40％的零件是由钼和钼合金制成的。
钼基合金导热性好、膨胀系数低而且在高温下软化缓慢，因此在快速加热和冷却时的热应力不大；小的膨胀系数，使模具的工作尺寸没有变化；同时，钼合金具有良好的高、低温强度、高温蠕变和高温韧性，这为钼合金成功地用来制造模具创造了好的先决条件。关于钼合金在模具方面的应用有:不锈钢管穿孔顶头、黑色金属压铸模具、铜合金压铸模具、电铆合模具、挤压模具以及等温锻造模具等。
现有技术中钼基合金制品的配比及其制造方法存在以下不足：碳含量范围偏大，造成钼合金中有碳化钼的存在，碳化钼不能强化钼，反而会使合金变形性能变坏，碳化锆的弥散强化效果最好，由于锆含量偏小，使钼合金的性能受到影响；以氢化钛、氢化锆作为添加剂，按照合适比例进行配制，之后经过压制、烧结、相应的锻造加工和热处理而制得，合金成分均匀性差，性能偏低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钼合金及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种钼合金，包括以下重量份的原料：99.95％纯钼粉1000-2000份、纯碳粉10-30份、氢化钛200-300份、氢化锆80-120份。
作为本发明进一步的方案：包括以下重量份的原料：99.95％纯钼粉1200-1700份、纯碳粉15-25份、氢化钛225-275份、氢化锆90-110份。
作为本发明再进一步的方案：包括以下重量份的原料：99.95％纯钼粉1500份、纯碳粉20份、氢化钛250份、氢化锆100份。
作为本发明再进一步的方案：所述的钼合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)将99.95％纯钼粉、纯碳粉、氢化钛和氢化锆按比例置于V型混合器中混合均匀，得到合金粉末；V型混合器转速为10-30转/分，混合时间为16-24小时，装料量根据V型混合器的大小而定，为V型混合器容积的2/5-3/5；
(2)将所述合金粉末压制成压坯；
(3)将所述压坏置于烧结炉中，先在真空条件下对烧结炉进行加热，待炉内温度升至1500-1800℃时，保温3-6h，然后向烧结炉内通入氯气，继续升温至1900-2200℃，保温烧结6-lOh，随炉冷却后得到钼合金坯料，烧结炉内升温和保温的总时间为30-40h；
(4)对所述钼合金坯料进行多道次拉拔，然后对拉拔后的钼合金坯料进行多道次墩粗；
(5)将墩粗后的钼合金坯料在真空条件下或气氛保护下进行退火处理，随炉冷却后得到钼合金；
(6)冲压成型；
(7)出料。
作为本发明再进一步的方案：步骤(4)中所述拉拔的总变形量为30-60％；所述墩粗的总变形量为30-60％。
作为本发明再进一步的方案：步骤(5)中所述退火处理的温度为1150-1300℃,保温时间为1-4h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：能制造出性能均匀高强度和高延性的钼合金，化学成分均匀，组织均匀，氧含量低；采用真空烧结与氢气烧结相结合的方法，控制合金烧结过程合金元素的变化趋势，进而实现降低氧含量的目的。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，一种钼合金，包括以下重量份的原料：99.95％纯钼粉1000份、纯碳粉10份、氢化钛200份、氢化锆80份。
所述的钼合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)将99.95％纯钼粉、纯碳粉、氢化钛和氢化锆按比例置于V型混合器中混合均匀，得到合金粉末；V型混合器转速为10转/分，混合时间为16小时，装料量根据V型混合器的大小而定，为V型混合器容积的2/5-3/5；
(2)将所述合金粉末压制成压坯；
(3)将所述压坏置于烧结炉中，先在真空条件下对烧结炉进行加热，待炉内温度升至1500℃时，保温3h，然后向烧结炉内通入氯气，继续升温至1900℃，保温烧结6h，随炉冷却后得到钼合金坯料，烧结炉内升温和保温的总时间为30h；
(4)对所述钼合金坯料进行多道次拉拔，然后对拉拔后的钼合金坯料进行多道次墩粗；所述拉拔的总变形量为30％；所述墩粗的总变形量为30％；
(5)将墩粗后的钼合金坯料在真空条件下或气氛保护下进行退火处理，随炉冷却后得到钼合金；所述退火处理的温度为1150℃,保温时间为1h；
(6)冲压成型；
(7)出料。
实施例2
本发明实施例中，一种钼合金，包括以下重量份的原料：99.95％纯钼粉1200份、纯碳粉15份、氢化钛225份、氢化锆90份。
所述的钼合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)将99.95％纯钼粉、纯碳粉、氢化钛和氢化锆按比例置于V型混合器中混合均匀，得到合金粉末；V型混合器转速为12转/分，混合时间为18小时，装料量根据V型混合器的大小而定，为V型混合器容积的2/5-3/5；
(2)将所述合金粉末压制成压坯；
(3)将所述压坏置于烧结炉中，先在真空条件下对烧结炉进行加热，待炉内温度升至1600℃时，保温4h，然后向烧结炉内通入氯气，继续升温至2000℃，保温烧结7h，随炉冷却后得到钼合金坯料，烧结炉内升温和保温的总时间为32h；
(4)对所述钼合金坯料进行多道次拉拔，然后对拉拔后的钼合金坯料进行多道次墩粗；所述拉拔的总变形量为40％；所述墩粗的总变形量为40％；
(5)将墩粗后的钼合金坯料在真空条件下或气氛保护下进行退火处理，随炉冷却后得到钼合金；所述退火处理的温度为1180℃,保温时间为2h；
(6)冲压成型；
(7)出料。
实施例3
本发明实施例中，一种钼合金，包括以下重量份的原料：99.95％纯钼粉1500份、纯碳粉20份、氢化钛250份、氢化锆100份。
所述的钼合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)将99.95％纯钼粉、纯碳粉、氢化钛和氢化锆按比例置于V型混合器中混合均匀，得到合金粉末；V型混合器转速为20转/分，混合时间为20小时，装料量根据V型混合器的大小而定，为V型混合器容积的2/5-3/5；
(2)将所述合金粉末压制成压坯；
(3)将所述压坏置于烧结炉中，先在真空条件下对烧结炉进行加热，待炉内温度升至1650℃时，保温4.5h，然后向烧结炉内通入氯气，继续升温至2050℃，保温烧结8h，随炉冷却后得到钼合金坯料，烧结炉内升温和保温的总时间为35h；
(4)对所述钼合金坯料进行多道次拉拔，然后对拉拔后的钼合金坯料进行多道次墩粗；所述拉拔的总变形量为45％；所述墩粗的总变形量为45％；
(5)将墩粗后的钼合金坯料在真空条件下或气氛保护下进行退火处理，随炉冷却后得到钼合金；所述退火处理的温度为1225℃,保温时间为2.5h；
(6)冲压成型；
(7)出料。
实施例4
本发明实施例中，一种钼合金，包括以下重量份的原料：99.95％纯钼粉1700份、纯碳粉5份、氢化钛275份、氢化锆110份。
所述的钼合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)将99.95％纯钼粉、纯碳粉、氢化钛和氢化锆按比例置于V型混合器中混合均匀，得到合金粉末；V型混合器转速为28转/分，混合时间为22小时，装料量根据V型混合器的大小而定，为V型混合器容积的2/5-3/5；
(2)将所述合金粉末压制成压坯；
(3)将所述压坏置于烧结炉中，先在真空条件下对烧结炉进行加热，待炉内温度升至1700℃时，保温5h，然后向烧结炉内通入氯气，继续升温至2150℃，保温烧结9h，随炉冷却后得到钼合金坯料，烧结炉内升温和保温的总时间为38h；
(4)对所述钼合金坯料进行多道次拉拔，然后对拉拔后的钼合金坯料进行多道次墩粗；所述拉拔的总变形量为50％；所述墩粗的总变形量为50％；
(5)将墩粗后的钼合金坯料在真空条件下或气氛保护下进行退火处理，随炉冷却后得到钼合金；所述退火处理的温度为1250℃,保温时间为3h；
(6)冲压成型；
(7)出料。
实施例5
本发明实施例中，一种钼合金，包括以下重量份的原料：99.95％纯钼粉2000份、纯碳粉30份、氢化钛300份、氢化锆120份。
所述的钼合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)将99.95％纯钼粉、纯碳粉、氢化钛和氢化锆按比例置于V型混合器中混合均匀，得到合金粉末；V型混合器转速为30转/分，混合时间为24小时，装料量根据V型混合器的大小而定，为V型混合器容积的2/5-3/5；
(2)将所述合金粉末压制成压坯；
(3)将所述压坏置于烧结炉中，先在真空条件下对烧结炉进行加热，待炉内温度升至1800℃时，保温6h，然后向烧结炉内通入氯气，继续升温至2200℃，保温烧结lOh，随炉冷却后得到钼合金坯料，烧结炉内升温和保温的总时间为40h；
(4)对所述钼合金坯料进行多道次拉拔，然后对拉拔后的钼合金坯料进行多道次墩粗；所述拉拔的总变形量为60％；所述墩粗的总变形量为60％；
(5)将墩粗后的钼合金坯料在真空条件下或气氛保护下进行退火处理，随炉冷却后得到钼合金；所述退火处理的温度为1300℃,保温时间为4h；
(6)冲压成型；
(7)出料。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种钼合金，其特征在于，包括以下重量份的原料：99.95％纯钼粉1000-2000份、纯碳粉10-30份、氢化钛200-300份、氢化锆80-120份。
2.根据权利要求1所述的钼合金，其特征在于，包括以下重量份的原料：99.95％纯钼粉1200-1700份、纯碳粉15-25份、氢化钛225-275份、氢化锆90-110份。
3.根据权利要求1所述的钼合金，其特征在于，包括以下重量份的原料：99.95％纯钼粉1500份、纯碳粉20份、氢化钛250份、氢化锆100份。
4.一种如权利要求1-3任一所述的钼合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将99.95％纯钼粉、纯碳粉、氢化钛和氢化锆按比例置于V型混合器中混合均匀，得到合金粉末；V型混合器转速为10-30转/分，混合时间为16-24小时，装料量根据V型混合器的大小而定，为V型混合器容积的2/5-3/5；
(2)将所述合金粉末压制成压坯；
(3)将所述压坏置于烧结炉中，先在真空条件下对烧结炉进行加热，待炉内温度升至1500-1800℃时，保温3-6h，然后向烧结炉内通入氯气，继续升温至1900-2200℃，保温烧结6-lOh，随炉冷却后得到钼合金坯料，烧结炉内升温和保温的总时间为30-40h；
(4)对所述钼合金坯料进行多道次拉拔，然后对拉拔后的钼合金坯料进行多道次墩粗；
(5)将墩粗后的钼合金坯料在真空条件下或气氛保护下进行退火处理，随炉冷却后得到钼合金；
(6)冲压成型；
(7)出料。
5.根据权利要求1所述的钼合金的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述拉拔的总变形量为30-60％；所述墩粗的总变形量为30-60％。
6.根据权利要求1所述的钼合金的制备方法，其特征在于，步骤(5)中所述退火处理的温度为1150-1300℃,保温时间为1-4h。
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