CN106392082A - 氧化钇‑钨梯度材料及其制备方法和在制造稀土熔炼用坩埚中的应用 - Google Patents

氧化钇‑钨梯度材料及其制备方法和在制造稀土熔炼用坩埚中的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN106392082A
CN106392082A CN201610855101.6A CN201610855101A CN106392082A CN 106392082 A CN106392082 A CN 106392082A CN 201610855101 A CN201610855101 A CN 201610855101A CN 106392082 A CN106392082 A CN 106392082A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
powder
tungsten
transition zone
yttrium oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610855101.6A
Other languages
English (en)
Inventor
王诗阳
王玉金
陈磊
贾德昌
周玉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN201610855101.6A priority Critical patent/CN106392082A/zh
Publication of CN106392082A publication Critical patent/CN106392082A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/02—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/02—Compacting only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/02—Compacting only
    • B22F3/04—Compacting only by applying fluid pressure, e.g. by cold isostatic pressing [CIP]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B22F3/14—Both compacting and sintering simultaneously
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B22F3/14—Both compacting and sintering simultaneously
    • B22F3/15—Hot isostatic pressing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • C23C4/08—Metallic material containing only metal elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/08—Details peculiar to crucible or pot furnaces
    • F27B14/10—Crucibles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B22F3/14—Both compacting and sintering simultaneously
    • B22F2003/145—Both compacting and sintering simultaneously by warm compacting, below debindering temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2207/00—Aspects of the compositions, gradients
    • B22F2207/01—Composition gradients
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/143—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions of methane [CH4]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明涉及氧化钇‑钨梯度材料及其制备方法和在制造稀土熔炼用坩埚中的应用。所述梯度材料包括氧化钇层和多个过渡层，第m过渡层的氧化钇和钨的体积分数根据CWm＝1‑CYm和计算，其中CYm和CWm分别为第m过渡层中的氧化钇和钨的体积分数；m为1至(n‑1)的自然数；l为所述多个过渡层的总厚度；n为氧化钇层和各过渡层的总层数且n≥3；Hi为第i层的厚度，Hm为第m过渡层的厚度。所述方法包括称取所需的钨粉末和氧化钇粉末；在模具中使用各粉末铺制相应的层，并进行成型和烧结。本发明还提供了所述梯度材料在制造如稀土熔炼用坩埚中的应用。所述梯度材料具有良好的抗合金熔体侵蚀的能力和抗热震性能，可广泛用于高温合金的熔炼，所述方法工艺简单、易操作、能耗低。

Description

氧化钇-钨梯度材料及其制备方法和在制造稀土熔炼用坩埚 中的应用
技术领域
本发明属于材料领域，具体地说，本发明涉及一种氧化钇-钨梯度材料及其制备方法和在制造稀土熔炼用坩埚中的应用。
技术背景
随着科学的发展，一些具有特殊性能的金属及合金材料被广泛地用在汽车工业，航空航天、电气电子、化工、石油、国防军工等方面。包括镁合金、铝合金、镍合金、铜合金、铀合金等。对于这些合金材料，在使用过程中要求具有很高的纯度以保证性能。因此，合金的熔炼具有重要的国民价值。液态金属与坩埚在1000℃以上接触时，要使液态金属完全不被污染或者坩埚不被侵蚀是很难达到的。在整个合金熔炼过程中，坩埚与金属熔体之间处于还原反应过程，还原反应的强烈程度取决于熔炼合金的化学成分、熔炼过程的温度、持续时间、介质气氛、坩埚材料及其致密度等因素。
根据美国专利出版物资料显示，熔炼Ni-Si系合金的坩埚材料为HfO2、Er2O3、锆石、Y2O3、CeO2和钇铝石榴石中的一种。根据文献报道熔炼金属Ti或Hf的常用坩埚材料有ThO2或自耗炉水冷铜坩埚等；熔炼金属Nb的坩埚材料有ThO2或电子轰击炉等；熔炼金属Cr的坩埚材料有ZrO2或ThO2；熔炼非金属Si的坩埚材料有SiO2等。ThO2价格昂贵，而且有轻微的放射性，只有在特殊情况下才使用。BeO毒性极大，对人体健康和环境会造成严重的影响，一般情况下也不轻易使用。CaO、MgO和La2O3的主要问题是易吸水而形成氢氧化物。Y2O3特有的耐腐蚀性和高温稳定性使其被广泛作为反应容器或是耐火材料来使用。在美国能源部橡树岭Y-12工厂开发出了坩埚模具涂料，比较了Y2O3和其它常用的涂层。实验结果表明Y2O3是熔铸金属铀用石墨柑坩埚和模具最好的综合涂层，比稳定的氧化锆和锆酸钙的效果要好的多。张显、成来飞等人分别对Y2O3、CaO、BeO、Ce2O3、MgO、ZrO2等涂层或内衬材料与金属在高温下的化学反应进行了热力学计算。结果表明在1200K～1900K温度区间内，Y2O3、CaO、BeO和Ce2O3不会与高温合金发生化学反应，具有良好的热化学稳定性，Y2O3对高温合金的热化学稳定性最好，其次依次为CaO、BeO和Ce2O3，MgO在接近1600K时，可发生反应。但是，Y2O3的热膨胀系数较大，高温力学性能较低，因此以纯Y2O3作为高温合金熔炼坩埚材料不能满足使用要求。
纯W具有高热导率、低热膨胀系数、优良的耐蚀性、抗热冲击以及抗中子辐照性等性能。但作为熔炼坩埚材料，由于金属间的相互扩散对合金的熔炼和浓缩势必造成一定的影响。
日本东芝公司研发了W-Y2O3的复合材料，这种材料具有的高强度和高耐腐蚀性，被用于熔炼稀土金属，与普通的石墨坩埚相比，复合材料坩埚的使用寿命高出10倍；在1000℃以内，抗弯强度达到800MPa，超过纯W的5倍，且熔炼后的稀土金属杂质含量下降到十分之一。但是日本东芝公司研发的W-Y2O3复合材料在传递材料制备和服役过程中产生较高的热应力，从而导致抗热震性能和耐侵蚀性能不足。
中国专利申请CN200910046508.4公开了一种熔钛用坩埚，该坩埚为在石墨坩埚的内表面涂覆有一复合涂层，该复合涂层为内层、过渡梯度涂层和外层三层结构，内层为SiC薄层，过渡层由高温稳定化合物氧化钇、锆酸钙或硫化铈中的一种与难熔金属钨、钼或钽中的一种组成，外层为高温稳定化合物氧化钇、锆酸钙或硫化铈中的一种，所述过渡梯度涂层是由高温稳定化合物氧化钇、锆酸钙或硫化铈中的一种的粉末与难熔金属钨、钼或钽中的一种的粉末以不同质量比混合并用热喷涂法(激光熔覆、离子体喷涂等)制备的亚三层，从内向外，以高温稳定化合物与难熔金属质量比计，第一亚层为1∶3，第二亚层为1∶1，第三亚层为3∶1。但是这种坩埚是以石墨为基底，而且还需要在内层涂覆有SiC薄层，因而存在不能用于对C敏感的金属或者合金的熔炼。另外，该坩埚中的过渡层中的亚三层中高温稳定氧化物和难熔金属的比例只是简单升降，并没有通过对目标材料梯度分布函数进行优化设计来实现目标材料热应力的优化匹配，因此所述内层、过渡梯度涂层和外层之间以及各亚三层之间仍然存在明显层间界面，导致在制备和使用过程中产生的热应力不匹配现象，降低了整个材料构件的热机械性能尤其是降低了构件的抗热震性能。
为了提高使用温度及高温合金的提炼纯度，并兼顾到抗热震性能和耐侵蚀性能，本发明提出了采用具有层状梯度过渡结构的Y2O3-W梯度材料以满足以上性能的要求。Y2O3-W梯度材料可充分发挥Y2O3陶瓷的高温热化学稳定性和W金属高强度、高导热系数等优点；且具有层状梯度过渡结构的Y2O3-W梯度材料可有效缓解和传递材料制备和服役过程中产生的热应力，从而延长材料的使用寿命。
本发明所制备的材料可广泛应用于高纯合金熔炼领域，具有良好的抗热震性能和抗侵蚀性能，且制备工艺简单、能耗较低、环境友好，具有广阔的产业化应用前景。
发明内容
本发明在第一方面提供了一种氧化钇-钨梯度材料，所述梯度材料包括氧化钇层和多个过渡层，所述氧化钇层位于所述多个过渡层中的氧化钇含量最大的层的一侧，从所述多个过渡层中的钨含量最大的层的一侧开始计，所述多个过渡层包括第1、2、……、n-1层，所述氧化钇层为第n层；所述多个过渡层中第m过渡层的氧化钇的体积分数和钨的体积分数根据如下公式计算：
CWm＝1-CYm (2)
其中：
CYm为第m过渡层中的氧化钇的体积分数；CWm为第m过渡层中的钨的体积分数；m为1至(n-1)的自然数；l为所述多个过渡层的总厚度；n为氧化钇层和各过渡层的总层数且n≥3；Hi为第i层的厚度，Hm为第m过渡层的厚度。
本发明在第二方面提供了一种制备本发明第一方面所述的梯度材料的方法，所述方法包括如下步骤：
(a)根据所述梯度材料的尺寸和层数，称取所需的钨粉末和氧化钇粉末；
(b)在模具中使用氧化钇粉末和由氧化钇粉末和钨粉末组成的复合粉末、钨粉末分别铺层氧化钇层、过渡层和钨层，形成复合材料铺层坯体，并在铺层的同时或者之后进行成型和烧结，由此制得所述梯度材料。
本发明在第三方面还提供了第一方面所述的梯度材料或者第二方面所述方法制得的梯度材料在制造稀土熔炼用坩埚中的应用。
本发明的梯度材料在经过1200℃～1600℃下的循环热震15～25次后，材料没有发生层间剥落及断裂失效等现象；且材料能够抵抗功率为50～80MW/m2的瞬间激光热冲击，在线平均电子密度为1～1.5×1013/cm3的等离子体原位辐照下材料表面无明显的损伤，其性能满足合金熔炼坩埚材料的服役性能。本发明在保证制备的梯度材料具有良好耐烧蚀性能同时，提高复合材料抗热震性能、高温力学性能和抗合金熔体侵蚀的能力，避免了稀土在熔炼过程中的污染，可广泛应用于高纯合金熔炼领域，尤其适于制造多功能熔炼坩埚特别是稀土熔炼用坩埚的核心部件。本发明具有工艺简单、能耗较低、环境友好，具有广阔的产业化应用前景。
附图说明
图1是本发明的梯度材料的一个具体实施方式的示意图，最上层(与要熔炼的例如稀土金属或者合金接触的层)为氧化钇层(即第n层，在该实施方式中n＝9，即第9层)，过渡层包括n-1层即8层，从下往上计算依次为第1层、第2层，……，第n-1层(即第8层)，最下侧为过渡层的富钨侧，过渡层中富钨侧的相对侧为富氧化钇侧。
具体实施方式
如上所述，本发明在在第一方面提供了所述梯度材料包括氧化钇层和多个过渡层，所述氧化钇层位于所述多个过渡层中的氧化钇含量最大的层的一侧，从所述多个过渡层中的钨含量最大的层的一侧开始计，所述多个过渡层包括第1、2、……、n-1层，所述氧化钇层为第n层；所述多个过渡层中第m过渡层的氧化钇的体积分数和钨的体积分数根据如下公式计算：
CWm＝1-CYm(2)
其中：
CYm为第m过渡层中的氧化钇的体积分数；CWm为第m过渡层中的钨的体积分数；m为1至(n-1)的自然数；l为所述多个过渡层的总厚度；n为氧化钇层和各过渡层的总层数且n≥3；Hi为第i层的厚度，Hm为第m过渡层的厚度，xm为如公式(3)所示，即，第m过渡层在厚度方向上的中间位置距离所述多个过渡层中的钨含量最大的层的外表面(远离氧化钇层的表面)的距离。
本发明基于坩埚材料的尺寸、热应力匹配、抗热震性能和耐合金侵蚀性能的要求，还充分地考虑了氧化钇和钨材料的性能，按照上述公式计算各过渡层中的氧化钇和钨的用量和分布，从而制得了具有满足预期性能要求的梯度材料。
在一些优选的实施方式中，所述梯度材料的总层数3≤n≤15，例如n为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15，又例如，5≤n≤11或5≤n≤10。
本发明对所述过渡层中的每一层的厚度没有特别的限制，只要所述梯度材料能够具有预期性能即可。但是优选的是，所述过渡层中每一层的厚度可以独立地为0.5mm至3mm以及期间所有的数值或者子范围，例如为0.5mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5cm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2.0mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm或3.0mm。
本发明对所述氧化钇层的厚度没有特别的限制，只要所述梯度材料能够具有预期性能即可。但是优选的是，所述氧化钇层的厚度可以独立地为0.5mm至3mm以及期间所有的数值或者子范围，例如为0.5mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5cm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2.0mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm或3.0mm。。
在一些可选的实施方式中，所述梯度材料可以在富钨侧还包括钨层。本发明对所述钨层的厚度没有特别的限制，所述钨层的厚度可以为0.01mm至3.0mm以及期间所有的数值或者子范围，例如为0mm、0.01mm、0.05mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2.0mm、、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm或3.0mm。
在一些实施方式中，所述钨，例如所述钨层(如果有的话)中的钨，或者例如所述过渡层中的钨(所述过渡层中的氧化钇不计算在内)，其纯度可以独立地为90质量％以上，例如可以90、91、92、93、94、95、96、97、98、99或者99.9质量％以上，优选在98质量％以上。
在另外一些实施方式中，所述氧化钇，例如所述氧化钇层中的氧化钇或者所述过渡层中的氧化钇(所述过渡层中的钨不计算在内)的纯度可以独立地为90质量％以上，例如可以90、91、92、93、94、95、96、97、98、99或者99.9质量％以上，优选在98质量％以上。
本发明在第二方面提供了一种制备本发明第一方面所述的梯度材料的方法，所述方法包括如下步骤：
(a)根据所述梯度材料的尺寸和层数，称取所需的钨粉末和氧化钇粉末；
(b)在模具(例如石墨模具)中使用氧化钇粉末和由氧化钇粉末和钨粉末组成的复合粉末、钨粉末分别铺层氧化钇层、过渡层和钨层，形成复合材料铺层坯体，并在铺层的同时或者之后进行成型和烧结，由此制得所述梯度材料。
在一些实施方式中，用于形成所述钨层(如果有的话)的钨粉末的粒径和用于形成所述过渡层的钨粉末的粒径独立地为0.1μm至10μm，例如为0.1、0.2、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10μm。
在另外一些实施方式中，用于形成所述氧化钇层的氧化钇粉末的粒径和用于形成所述过渡层的氧化钇粉末的粒径独立地为0.1μm至8μm，例如为0.1、0.2、0.5、1、2、3、4、5、6、7或8μm。
在一些实施方式中，所述复合粉末可以通过球磨湿混方式制得，其中以分散介质和分散剂作为混合介质，混合时间为6小时至24小时(例如6、12、18或24小时)，然后例如通过在开放式烘干炉或减压蒸馏系统中蒸发掉乙醇等混合介质来除去混合介质，从而得到混合粉末，然后将混合粉末过120目筛，得到混合均匀的复合粉末。
本发明对球磨湿混所使用的分散介质和分散剂没有特别的限制，但是在在一些优选的实施方式中，所述分散介质可以选自由水、乙醇、甲醇和二甲苯组成的组。本发明对所述分散介质的用量没有特别的限制，只用能够使要分散的氧化钇粉末和钨粉末能够分散即可。在另外一些实施方式中，所述分散剂可以选自由聚乙烯、聚丙烯酸、甘油、以及由聚羧酸和聚硅氧烷共聚形成的共聚物组成的组。本发明对所述分散介质的用量没有特别的限制，只用能够使要分散的氧化钇粉末和/或钨粉末能够分散即可。但是在一些优选的实施方式中，所述分散液中的分散剂的使用浓度可以为0.5mol％至3mol％，例如为0.5、1、2、或3mol％。
在一些可选的实施方式中，所述复合粉末可以通过球磨干混方式制得，其中以陶瓷球或硬质合金球作为混合介质，混合时间为12小时至48小时(例如12、18、24、30、36、42或48小时)，然后过120目筛，得到混合均匀的复合粉末。
可选的是，可以在制得所述复合粉末之后对其进行造粒，以实现更好的成型。
在同时实现铺层、成型和烧结的一些实施方式中，所述复合材料铺层坯体可以通过等离子喷涂设备利用各粉末对相应的层进行铺层，其中采用配有送粉器的等离子喷涂设备。所述等离子喷涂设备的喷枪的工作压力可以为0.1～0.5MPa(例如为0.1、0.2、0.3、0.4或0.5MPa)，喷枪的移动速率可以为20～50mm/s(例如20mm/s、30mm/s、40mm/s或50mm/s)，送粉器的送粉量可以为5～20g/分钟(例如5、10、15或20g/分钟)，喷涂的温度可以为1600～2000℃或者其间的任意的数值或者范围，例如为1600、1700、1800、1900或2000℃，由此在铺层的同时实现成型和烧结。
在依次进行铺层、成型和烧结的实施方式中，所述铺层可以通过手工铺层、流延法铺层等。例如，在流延法铺层的情况中，可以在室温下通过流延法进行铺设，然后在80～150℃干燥(80、90、100、110、120、130、140或150℃)，并在120～350℃(120、150、200、250、300或350℃)实施排胶，从而铺制所述复合材料铺层坯体。然后，依次对所述坯体进行成型和烧结。所述成型可以通过室温冷压成型和/或冷等静压来实现。所述室温冷压成型的压力可以为5至50MPa，例如为5、10、20、25、30、35、40、45或50MPa。所述冷等静压的压力可以为50～200MPa(例如50、100、150或200MPa)。烧结可以通过热压烧结或无压烧结来进行。热压烧结的烧结温度可以为1600～2000℃或者其间的任意的数值或者范围，例如为1600、1700、1800、1900或2000℃，热压烧结时可以采用单向加压或双向加压的方式加压，所施加的压力为10MPa至50MPa或者其间的任意的数值或者范围，例如为10、20、30、40或50MPa，烧结保温时间为1小时至5小时，例如为1、2、3、4或5小时，降温速率为5℃/分钟至10℃/分钟，例如5、6、7、8、9或10℃/分钟，烧结气氛可以为氩气、氮气或真空。无压烧结的烧结温度可以为1600～2000℃其间的任意的数值或者范围，例如为1600、1700、1800、1900或2000℃。无压烧结的保温时间为1小时至5小时，例如为1、2、3、4或5小时，降温速率为5℃/分钟至10℃/分钟，例如5、6、7、8、9或10℃/分钟，烧结气氛可以为氩气、氮气或真空。
本发明在第三方面还提供了第一方面所述的梯度材料或者第二方面所述方法制得的梯度材料在制造坩埚，例如用于高温金属或者合金熔炼用坩埚尤其是稀土熔炼用坩埚中的应用。
下文将通过举例说明的方式对本发明进行进一步地说明，但是这些实施例仅出于说明目的，不应理解为是对本发明的保护范围的限制。
实施例1
预先设定复合材料的层数n＝5，材料的最上层为Y2O3层，厚度为2mm。过渡层为4层，每层的厚度均为2mm。将平均粒径为1μm、纯度98％的氧化钇粉末及平均粒径为0.2μm、纯度98％的钨粉按照前文公式(1)至(3)计算出各过渡层的体积配比，过渡层由上到下各个层的成分分别为：
76.6vol.％Y2O3-23.4vol.％W，39.0vol.％Y2O3-61.0vol.％W，
14.0vol.％Y2O3-86.0vol.％W，1.6vol.％Y2O3-98.4vol.％W，
按照预先设计的梯度渐变结构将各粉末逐层放入石墨模具中，室温下冷压成型，压力为5MPa；经200MPa冷等静压后在真空热压烧结炉中直接进行无压烧结，制得Y2O3-W梯度材料。真空无压烧结的工艺参数为：1800℃时保温1小时，真空度为1.3×10-2Pa，降温速度为5℃/分钟。
复合材料的致密度达到96.5％，室温下的三点弯曲法测试的抗弯强度为578.0MPa。能够抵抗功率约为50MW/m2的瞬间激光热冲击，而且在线平均电子密度为1～1.5×1013/cm3的等离子体原位辐照下材料表面无明显的损伤。
实施例2
预先设定复合材料的层数n＝5，材料的最上层为Y2O3层，厚度为2mm。过渡层为4层，每层的厚度均为2mm。将平均粒径为1μm、纯度98％的氧化钇粉末及平均粒径为0.2μm、纯度98％的钨粉按照上文所述公式(1)至(3)计算出过渡层的体积配比，过渡层由上到下各个层的成分分别为：
76.6vol.％Y2O3-23.4vol.％W，39.0vol.％Y2O3-61.0vol.％W，
14.0vol.％Y2O3-86.0vol.％W，1.6vol.％Y2O3-98.4vol.％W，
按照预先设计的梯度渐变结构将粉末逐层放入石墨模具中，室温下冷压成型，压力为5MPa。然后，在真空热压烧结炉中直接进行热压烧结，制得Y2O3-W梯度材料。真空热压烧结的工艺参数为：1500℃时保温1小时，压力为30MPa，真空度为1.3×10-2Pa，降温速度为10℃/分钟。
复合材料的致密度达到97.2％，室温下的三点弯曲法测试的抗弯强度为583.2MPa。在循环热震炉氛炉中，于1200℃～1600℃之间循环热震15次后，所制备的Y2O3-W梯度材料没有发生层间剥落及断裂失效等现象，其性能满足合金熔炼坩埚材料的服役性能。
实施例3
预先设定复合材料的层数n＝5，材料的最上层为Y2O3层，厚度为2mm。过渡层为4层，每层的厚度均为2mm。将平均粒径为2μm、纯度99％的氧化钇粉末及平均粒径为0.5μm、纯度98％的钨粉按照上文所述公式(1)至(3)计算出过渡层的体积配比，过渡层由上到下各个层的成分分别为：
76.6vol.％Y2O3-23.4vol.％W，39.0vol.％Y2O3-61.0vol.％W，
14.0vol.％Y2O3-86.0vol.％W，1.6vol.％Y2O3-98.4vol.％W，
按照预先设计的过渡层体积含量逐次放入热喷涂的送粉器中，采用等离子喷涂工艺逐次逐层喷涂送粉，制得Y2O3-W梯度材料。工艺参数为：采用1600℃的电弧加热，喷枪的工作压力为0.5～1.0MPa，喷枪的移动速率为30mm/s，送粉器的送粉量为15g/分钟。
复合材料的致密度达到95.0％，室温下的三点弯曲法测试的抗弯强度可达573.0MPa。在循环热震炉氛炉中，于1200℃～1600℃之间循环热震15次后，所制备的Y2O3-W梯度材料没有发生层间剥落及断裂失效等现象，其性能满足合金熔炼坩埚材料的服役性能。
实施例4
预先设定复合材料的层数n＝9，材料的最上层为Y2O3层，厚度为2mm。过渡层为8层，每层的厚度均为1mm。将平均粒径为2μm、纯度99％的氧化钇粉末及平均粒径为0.5μm、纯度98％的钨粉按照上文所述公式(1)至(3)计算出过渡层的体积配比，过渡层由上到下各个层的成分分别为：
88.0vol.％Y2O3-12.0vol.％W，66.0vol.％Y2O3-34.0vol.％W，
47.3vol.％Y2O3-52.7vol.％W，31.6vol.％Y2O3-68.4vol.％W，
19.0vol.％Y2O3-81.0vol.％W，9.8vol.％Y2O3-90.2vol.％W，
3.5vol.％Y2O3-96.5vol.％W，0.4vol.％Y2O3-99.6vol.％W，
按照预先设计的梯度渐变结构将粉末逐层放入石墨模具中，室温下冷压成型，压力为5MPa；经200MPa冷等静压后，在真空热压烧结炉中直接进行无压烧结，制得Y2O3-W梯度材料。真空无压烧结的工艺参数为：1900℃时保温1小时，氩气保护，降温速度为10℃/分钟。
复合材料的致密度达到98.0％，室温下的三点弯曲法测试的抗弯强度为592.0MPa。在循环热震炉氛炉中，于1200℃～1600℃之间循环热震20次后，所制备的Y2O3-W梯度材料没有发生层间剥落及断裂失效等现象，其性能满足合金熔炼坩埚材料的服役性能。
实施例5
预先设定复合材料的层数n＝9，材料的最上层为Y2O3层，厚度为2mm。过渡层为8层，每层的厚度均为1mm。将平均粒径为4μm、纯度99％的氧化钇粉末及平均粒径为1μm、纯度99％的钨粉按照上文所述公式(1)至(3)计算出过渡层的体积配比，过渡层由上到下各个层的成分分别为：
88.0vol.％Y2O3-12.0vol.％W，66.0vol.％Y2O3-34.0vol.％W，
47.3vol.％Y2O3-52.7vol.％W，31.6vol.％Y2O3-68.4vol.％W，
19.0vol.％Y2O3-81.0vol.％W，9.8vol.％Y2O3-90.2vol.％W，
3.5vol.％Y2O3-96.5vol.％W，0.4vol.％Y2O3-99.6vol.％W，
按照预先设计的梯度渐变结构将粉末逐层放入石墨模具中，室温下冷压成型，压力为5MPa。然后，在真空热压烧结炉中直接进行热压烧结，制得Y2O3-W梯度材料。真空热压烧结的工艺参数为：1600℃时保温1小时，压力为35MPa，氩气保护，降温速度为10℃/分钟。
复合材料的致密度达到98.3％，室温下的三点弯曲法测试的抗弯强度为598.5MPa。能够抵抗功率约为60MW/m2的瞬间激光热冲击，而且在线平均电子密度为1～1.5×1013/cm3的等离子体原位辐照下材料表面无明显的损伤。
实施例6
预先设定复合材料的层数n＝9，材料的最上层为Y2O3层，厚度为2mm。过渡层为8层，每层的厚度均为1mm。将平均粒径为4μm、纯度99％的氧化钇粉末及平均粒径为1μm、纯度99％的钨粉按照上文所述公式(1)至(3)计算出过渡层的体积配比，过渡层由上到下各个层的成分分别为：
88.0vol.％Y2O3-12.0vol.％W，66.0vol.％Y2O3-34.0vol.％W，
47.3vol.％Y2O3-52.7vol.％W，31.6vol.％Y2O3-68.4vol.％W，
19.0vol.％Y2O3-81.0vol.％W，9.8vol.％Y2O3-90.2vol.％W，
3.5vol.％Y2O3-96.5vol.％W，0.4vol.％Y2O3-99.6vol.％W，
按照预先设计的过渡层体积含量逐次放入热喷涂的送粉器中，采用等离子喷涂工艺逐次逐层喷涂送粉，制得Y2O3-W梯度材料。工艺参数为：采用1700℃的电弧加热，喷枪的工作压力为0.5～1.0MPa，喷枪的移动速率为40mm/s，送粉器的送粉量为10g/分钟。
复合材料的致密度达到96.6％，室温下的三点弯曲法测试的抗弯强度为588.5MPa。在循环热震炉氛炉中，于1200℃～1600℃之间循环热震20次后，所制备的Y2O3-W梯度材料没有发生层间剥落及断裂失效等现象，其性能满足合金熔炼坩埚材料的服役性能。
实施例7
预先设定复合材料的层数n＝11，材料的最上层为Y2O3层，厚度为2mm。过渡层为10层，每层的厚度均为0.8mm。将平均粒径为5μm、纯度99.9％的氧化钇粉末及平均粒径为0.8μm、纯度99％的钨粉按照上文所述公式(1)至(3)计算出过渡层的体积配比，过渡层由上到下各个层的成分分别为：
90.3vol.％Y2O3-9.7vol.％W，72.3vol.％Y2O3-27.7vol.％W，
56.3vol.％Y2O3-43.7vol.％W，42.3vol.％Y2O3-57.7vol.％W，
30.0vol.％Y2O3-70vol.％W，20.0vol.％Y2O3-80.0vol.％W，
12.3vol.％Y2O3-87.7vol.％W，6.3vol.％Y2O3-93.7vol.％W，
2.3vol.％Y2O3-97.7vol.％W，0.3vol.％Y2O3-99.7vol.％W，
按照预先设计的梯度渐变结构将粉末逐层放入石墨模具中，室温下冷压成型，压力为5MPa。然后，在真空热压烧结炉中直接进行无压烧结，制得Y2O3-W梯度材料。真空无压烧结的工艺参数为：1850℃时保温1小时，真空度为1.2×10-2Pa，降温速度为10℃/分钟。
复合材料的致密度达到98.5％，室温下的三点弯曲法测试的抗弯强度为596.5MPa。在循环热震炉氛炉中，于1200℃～1600℃之间循环热震25次后，所制备的Y2O3-W梯度材料没有发生层间剥落及断裂失效等现象，其性能满足合金熔炼坩埚材料的服役性能。
实施例8
预先设定复合材料的层数n＝11，材料的最上层为Y2O3层，厚度为2mm。过渡层为10层，每层的厚度均为0.8mm。将平均粒径为5μm、纯度99.9％的氧化钇粉末及平均粒径为0.8μm、纯度99％的钨粉按照上文所述公式(1)至(3)计算出过渡层的体积配比，过渡层由上到下各个层的成分分别为：
90.3vol.％Y2O3-9.7vol.％W，72.3vol.％Y2O3-27.7vol.％W，
56.3vol.％Y2O3-43.7vol.％W，42.3vol.％Y2O3-57.7vol.％W，
30.0vol.％Y2O3-70vol.％W，20.0vol.％Y2O3-80.0vol.％W，
12.3vol.％Y2O3-87.7vol.％W，6.3vol.％Y2O3-93.7vol.％W，
2.3vol.％Y2O3-97.7vol.％W，0.3vol.％Y2O3-99.7vol.％W，
按照预先设计的梯度渐变结构将粉末逐层放入石墨模具中，室温下冷压成型，压力为5MPa。然后，在真空热压烧结炉中直接进行热压烧结，制得Y2O3-W梯度材料。真空热压烧结的工艺参数为：1600℃时保温1小时，压力为40MPa，真空度为1.2×10-2Pa，降温速度为10℃/分钟。
复合材料的致密度达到98.8％，室温下的三点弯曲法测试的抗弯强度为604.0MPa。在循环热震炉氛炉中，于1200℃～1600℃之间循环热震25次后，所制备的Y2O3-W梯度材料没有发生层间剥落及断裂失效等现象，其性能满足合金熔炼坩埚材料的服役性能。
实施例9
预先设定复合材料的层数n＝11，材料的最上层为Y2O3层，厚度为2mm。过渡层为10层，每层的厚度均为0.8mm。将平均粒径为4μm、纯度99.9％的氧化钇粉末及平均粒径为1μm、纯度99％的钨粉按照上文所述公式(1)至(3)计算出过渡层的体积配比，过渡层由上到下各个层的成分分别为：
90.3vol.％Y2O3-9.7vol.％W，72.3vol.％Y2O3-27.7vol.％W，
56.3vol.％Y2O3-43.7vol.％W，42.3vol.％Y2O3-57.7vol.％W，
30.0vol.％Y2O3-70vol.％W，20.0vol.％Y2O3-80.0vol.％W，
12.3vol.％Y2O3-87.7vol.％W，6.3vol.％Y2O3-93.7vol.％W，
2.3vol.％Y2O3-97.7vol.％W，0.3vol.％Y2O3-99.7vol.％W，
按照预先设计的过渡层体积含量，采用流延成型工艺，在室温下制备具有成分梯度变化的复合材料坯体。经过90℃干燥和280℃排胶工艺，制备出成分梯度变化的复合材料坯体。室温下冷压成型，压力为5MPa。再经200MPa冷等静压后制备出较为致密的成分梯度变化的复合材料坯体。在真空热压烧结炉中直接进行无压烧结，制得Y2O3-W梯度材料。真空无压烧结的工艺参数为：1800℃时保温1小时，真空度为1.3×10-2Pa，降温速度为10℃/分钟。
复合材料的致密度达到98.0％，室温下的三点弯曲法测试的抗弯强度为491.0MPa。能够抵抗功率约为70MW/m2的瞬间激光热冲击，而且在线平均电子密度为1～1.5×1013/cm3的等离子体原位辐照下材料表面无明显的损伤。
实施例10
预先设定复合材料的层数n＝5，材料的最上层为Y2O3层，厚度为2mm。过渡层为3层，每层的厚度均为2mm，按从Y2O3层开始计算的顺序，过渡层的第一层、第二层和第三层中的氧化钇与钨的体积配比依次为3:1、1:1和1:3。最下层为钨层，厚度为2mm。将平均粒径为1μm、纯度98％的氧化钇粉末及平均粒径为0.2μm、纯度98％的钨粉按照如上体积配比，过渡层由上到下各个层的成分分别为：
75.0vol.％Y2O3-25.0vol.％W，
50.0vol.％Y2O3-50.0vol.％W，
25.0vol.％Y2O3-75.0vol.％W，
按照预先设计的梯度渐变结构将粉末逐层放入石墨模具中，室温下冷压成型，压力为5MPa。然后，在真空热压烧结炉中直接进行热压烧结，制得Y2O3-W梯度材料。真空热压烧结的工艺参数为：1500℃时保温1小时，压力为30MPa，真空度为1.3×10-2Pa，降温速度为10℃/分钟。
复合材料的致密度达到90.4％，室温下的三点弯曲法测试的抗弯强度为230.1MPa。在循环热震炉氛炉中，于1200℃～1600℃之间循环热震8次后，所制备的Y2O3-W梯度材料发生层间剥落及断裂失效等现象，其性能不能满足合金熔炼坩埚材料的服役性能。

Claims (10)

1.一种氧化钇-钨梯度材料，其特征在于：
所述梯度材料包括氧化钇层和多个过渡层，所述氧化钇层位于所述多个过渡层中的氧化钇含量最大的层的一侧，从所述多个过渡层中的钨含量最大的层的一侧开始计，所述多个过渡层包括第1、2、……、n-1层，所述氧化钇层为第n层；所述多个过渡层中第m过渡层的氧化钇的体积分数和钨的体积分数根据如下公式计算：
C Y m = ( x m l ) 2 - - - ( 1 )
CWm＝1-CYm (2)
x m = Σ i = 1 m H i - 1 2 H m - - - ( 3 )
其中：
CYm为第m过渡层中的氧化钇的体积分数；CWm为第m过渡层中的钨的体积分数；m为1至(n-1)的自然数；l为所述多个过渡层的总厚度；n为氧化钇层和各过渡层的总层数且n≥3；Hi为第i层的厚度，Hm为第m过渡层的厚度。
2.根据权利要求1所述的梯度材料，其特征在于：
所述梯度材料的n个层中的每一层的厚度各自独立地为0.5mm至3mm。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：
所述钨的纯度独立地为90质量％以上，优选为98质量％以上；和/或
所述氧化钇的纯度独立地为90质量％以上，优选为98质量％以上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的梯度材料，其特征在于，所述梯度材料在所述富钨侧还包括钨层，所述钨层的厚度独立地为0至3mm。
5.一种制备权利要求1至4中任一项所述梯度材料的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(a)根据所述梯度材料的尺寸和层数，称取所需的钨粉末和氧化钇粉末；
(b)在模具中使用氧化钇粉末和由氧化钇粉末和钨粉末组成的复合粉末、钨粉末分别铺层氧化钇层、过渡层和钨层，形成复合材料铺层坯体，并在铺层的同时或者之后进行成型和烧结，由此制得所述梯度材料。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：
用于形成所述钨层的钨粉末的粒径和用于形成所述过渡层的钨粉末的粒径独立地为0.1μm至10μm；和/或
用于形成所述氧化钇层的氧化钇粉末的粒径和用于形成所述过渡层的氧化钇粉末的粒径独立地为0.1μm至8μm。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述复合粉末通过如下方式之一制得：
(1)球磨湿混方式，以分散介质和分散剂作为混合介质，混合时间为6小时至24小时，然后除去混合介质从而得到混合粉末，然后将混合粉末过120目筛，得到混合均匀的复合粉末；
(2)球磨干混方式，以陶瓷球或硬质合金球作为混合介质，混合时间为12小时至48小时，然后过120目筛，得到混合均匀的复合粉末。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：
所述分散介质选自由水、乙醇、甲醇和二甲苯组成的组；和/或
所述分散剂选自由聚乙烯、聚丙烯酸、甘油、以及聚羧酸和聚硅氧烷的共聚物组成的组，优选的是，所述分散剂的使用浓度为0.5mol％至3mol％。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的方法，其特征在于：
通过手工铺层法或者流延法进行铺层，制得所述复合材料铺层坯体，然后对所述复合材料铺层坯体进行室温冷压成型和/或冷等静压，再进行热压烧结或者无压烧结；或者，通过等离子喷涂设备喷涂来实现铺层、成型和烧结；
优选的是：在所述流延法中，在室温下制备复合材料铺层毛坯，然后在80℃至150℃干燥，再在120℃至350℃进行排胶，从而制备出复合材料铺层坯体；或者，在所述冷压成型中，使用的压力为5MP至50MPa；或者，在所述冷等静压中，使用的压力为50MPa至200MPa；或者，在所述热压烧结中，烧结温度为1600至2000℃，加压方式为单向或双向加压，施加压力为10至50MPa，烧结保温时间为1至5小时，降温度率为5至10℃/分钟，烧结气氛为氩气、氮气或真空；或者，在所述无压烧结中，烧结温度为1600至2000℃，烧结保温时间为1至5小时，降温度率为5至10℃/分钟，烧结气氛为氮气、氩气或真空；或者，所述等离子喷涂设备的喷枪的工作压力为0.1～0.5MPa，喷枪的移动速率为20～50mm/s，送粉器的送粉量为5～20g/分钟，喷涂的温度为1600～2000℃。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的梯度材料或者权利要求5至9中任一项所述的方法制得的梯度材料在制造稀土熔炼用坩埚中的应用。
CN201610855101.6A 2016-09-27 2016-09-27 氧化钇‑钨梯度材料及其制备方法和在制造稀土熔炼用坩埚中的应用 Pending CN106392082A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610855101.6A CN106392082A (zh) 2016-09-27 2016-09-27 氧化钇‑钨梯度材料及其制备方法和在制造稀土熔炼用坩埚中的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610855101.6A CN106392082A (zh) 2016-09-27 2016-09-27 氧化钇‑钨梯度材料及其制备方法和在制造稀土熔炼用坩埚中的应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106392082A true CN106392082A (zh) 2017-02-15

Family

ID=57997661

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610855101.6A Pending CN106392082A (zh) 2016-09-27 2016-09-27 氧化钇‑钨梯度材料及其制备方法和在制造稀土熔炼用坩埚中的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106392082A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108772558A (zh) * 2018-06-15 2018-11-09 赣州有色冶金研究所 一种多元稀土复合钨坩埚及其制备方法和应用
CN110920072A (zh) * 2019-12-05 2020-03-27 中国航发北京航空材料研究院 一种梯度材料构件的制备方法
CN117265452A (zh) * 2023-11-22 2023-12-22 北京理工大学 一种水冷铜坩埚热屏蔽复合涂层及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63243679A (ja) * 1987-03-30 1988-10-11 株式会社東芝 ウラン溶解用るつぼ
JP2002088405A (ja) * 2000-07-13 2002-03-27 Toshiba Corp 傾斜機能材料、その製造法およびその材料を用いた封入部材、放電ランプ
CN1404947A (zh) * 2002-11-05 2003-03-26 武汉理工大学 一种组分连续的梯度材料的制备方法
JP2007314886A (ja) * 2007-07-06 2007-12-06 Tocalo Co Ltd 熱放射性および耐損傷性に優れる酸化イットリウム溶射皮膜被覆部材およびその製造方法
CN101363687A (zh) * 2008-09-19 2009-02-11 中国科学院上海硅酸盐研究所 熔炼金属高温容器用复合涂层及其制备方法
CN102199033A (zh) * 2010-03-26 2011-09-28 迪亚摩弗股份公司 功能梯度材料形状及该形状的制造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63243679A (ja) * 1987-03-30 1988-10-11 株式会社東芝 ウラン溶解用るつぼ
JP2002088405A (ja) * 2000-07-13 2002-03-27 Toshiba Corp 傾斜機能材料、その製造法およびその材料を用いた封入部材、放電ランプ
CN1404947A (zh) * 2002-11-05 2003-03-26 武汉理工大学 一种组分连续的梯度材料的制备方法
JP2007314886A (ja) * 2007-07-06 2007-12-06 Tocalo Co Ltd 熱放射性および耐損傷性に優れる酸化イットリウム溶射皮膜被覆部材およびその製造方法
CN101363687A (zh) * 2008-09-19 2009-02-11 中国科学院上海硅酸盐研究所 熔炼金属高温容器用复合涂层及其制备方法
CN102199033A (zh) * 2010-03-26 2011-09-28 迪亚摩弗股份公司 功能梯度材料形状及该形状的制造方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
石渡裕等: "活性金属溶解用Y203粒子分散W合金の開発", 《BULLETIN OF THE JAPAN INSTITUTE OF METALS》 *
胡文彬等: "金属-陶瓷梯度功能材料的研究和发展", 《材料工程》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108772558A (zh) * 2018-06-15 2018-11-09 赣州有色冶金研究所 一种多元稀土复合钨坩埚及其制备方法和应用
CN110920072A (zh) * 2019-12-05 2020-03-27 中国航发北京航空材料研究院 一种梯度材料构件的制备方法
CN117265452A (zh) * 2023-11-22 2023-12-22 北京理工大学 一种水冷铜坩埚热屏蔽复合涂层及其制备方法
CN117265452B (zh) * 2023-11-22 2024-02-06 北京理工大学 一种水冷铜坩埚热屏蔽复合涂层及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106392082A (zh) 氧化钇‑钨梯度材料及其制备方法和在制造稀土熔炼用坩埚中的应用
JP2012012229A (ja) Ｃｕ、Ｉｎ、ＧａおよびＳｅの元素を含有する粉末、焼結体およびスパッタリングターゲット、並びに上記粉末の製造方法
CN111872390B (zh) 一种选区激光熔化工艺制备金刚石金属基复合材料的方法
JP4146333B2 (ja) 均一な組織を有するタングステン−銅合金及びその製造方法
CN107046739B (zh) 大功率氮化硅陶瓷加热片及其内硬外软的制作方法
CN106376107A (zh) 大功率氮化硅陶瓷加热片及其内软外硬的制作方法
CN108039210A (zh) 燃料芯块及其制造方法
CN104308151B (zh) 一种连续烧结制备钼铜合金坯料的方法
CN108330508A (zh) 一种铝电解用金属陶瓷惰性阳极与金属导电杆的连接方法
CN109023338B (zh) 一种铌合金表面耐高温多组元硅化物涂层及其制备方法
CN101624662B (zh) 一种微波熔渗制备W-Cu合金的方法
CN106270532A (zh) 氧化钇‑钨梯度材料及其制备方法和在制造合金熔炼用坩埚中的应用
CN113337786B (zh) 一种纳米氧化锆/非晶合金复合材料及其制备方法
CN102925727B (zh) 高性能Zn@W-Cu热用复合材料的制备方法
Desplats et al. Pressureless sintering behavior and properties of Ag–SnO 2
CN107790730A (zh) 一种在Nb‑Si基合金上制备高温抗氧化涂层的方法
CN106363183A (zh) 氧化钇‑钨梯度材料及其制备方法和在制造金属熔炼用坩埚中的应用
CN106424739A (zh) 氧化钇‑钨梯度材料及其制备方法和在制造强腐蚀性合金熔炼用坩埚中的应用
CN106270531A (zh) 氧化钇‑钨梯度材料及其制备方法和在制造高纯金属熔炼用坩埚中的应用
Ciupiński et al. Heat sink materials processing by pulse plasma sintering
CN106363182A (zh) 氧化钇‑钨梯度材料及其制备方法和在制造高温合金熔炼用坩埚中的应用
Laima et al. Preparation and properties of W-15Cu composite by electroless plating and powder metallurgy
CN107619265A (zh) 一种降低99氧化铝陶瓷烧结温度的方法
CN107739953A (zh) 一种氧化铍基金属陶瓷材料及其制备方法
CN106392083A (zh) 氧化钇‑钨连续梯度材料及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170215

RJ01 Rejection of invention patent application after publication