CN109207760B - 一种复合掺杂镧钇镁的钼合金丝及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合掺杂镧钇镁的钼合金丝及其制备方法，属于材料制备技术领域。本发明的复合掺杂镧钇镁的钼合金丝的制备方法先将掺杂剂氧化镧、氧化钇和氧化镁粉末添加到三氧化钼粉末中，在粉末混合机中进行混合均匀，然后在氢气气氛中进行二次还原，得到复合掺杂镧钇镁的钼合金粉；合金粉经过压制烧结成钼棒后，再经过轧制、旋锻、拉拔，得到所需规格的复合掺杂镧钇镁的钼合金丝。本发明在三氧化钼中添加掺杂剂，相比在二氧化钼中掺杂时机提前，再经过两次还原，使得掺杂成分更为均匀。在三氧化钼中添加氧化镧、氧化钇和氧化镁，增强了弥散强化效果，提高了钼合金丝的强度、硬度和耐高温性能，在钼合金丝领域具有广泛的应用价值。

Description

一种复合掺杂镧钇镁的钼合金丝及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种钼合金丝及其制备方法，具体涉及一种复合掺杂镧钇镁的钼合金丝及其制备方法，属于材料制备技术领域。
背景技术
金属钼具有熔点高、膨胀系数低、热导率高、抗腐蚀能力高等一系列优异的性能特点，在航空电子、核屏蔽、照明、高温炉等许多领域都得到广泛的应用。但纯钼再结晶温度较低（1100℃左右），在高温下易发生再结晶形成粗大等轴状再结晶晶粒组织。同时容易高温氧化生成氧化物富集于晶界，降低了晶界强度，因此纯钼的高温性能不是很好，在加工变形时常发生脆性断裂，这些缺点严重制约了纯钼的推广应用。
稀土氧化物的添加对钼的室温强度、塑性高温抗下垂性、再结晶温度、显微组织等具有显著的影响，在钼中加入稀土元素，能够制取具有特殊性能的稀土钼合金产品，如掺杂钼丝等。中国发明专利201610170751.3公开了微掺镧钼合金丝的制备方法，在分子二氧化钼阶段进行双锥真空干燥液-固掺杂后进行二次还原制取微掺镧钼合金粉末，再经压制、烧结、轧制、拉拔工序制备出微掺镧钼合金丝。但由于掺杂加热时，分解排出二氧化氮，容易造成环境污染。添加氧化镧虽然可以起到弥散强化作用增强钼材的韧性和强度，但所制备的钼基体强度相对较低、加工易变形，并且硬度、耐磨损性和耐电腐蚀性低。
目前稀土作掺杂剂的钼合金产品已大量投入市场使用，而且稀土钼合金产品的应用范围正在不断拓宽，对钼合金丝的性能要求也越来越高。因此，一种钼基体强度高加工不易变形，并且硬度、耐磨损性和耐电腐蚀性高，操作过程绿色环保、工艺流程简便稳定的一种复合掺杂镧钇镁的钼合金丝及其制备方法亟待开发出来。
发明内容
针对现有技术存在的，本发明的目的在于提供一种钼基体强度高加工不易变形，并且硬度、耐磨损性和耐电腐蚀性高，操作过程绿色环保、工艺流程简便稳定的一种复合掺杂镧钇镁的钼合金丝及其制备方法。
本发明具体技术方案如下：
一种复合掺杂镧钇镁的钼合金丝，其特征在于由下述原料构成，所述份数均为重量份：掺杂剂0.5～1.0%，三氧化钼99.0～99.5%；所述掺杂剂由下述原料构成，所述份数均为重量份：氧化镧0.2～0.8%、氧化钇0.2～0.5%、氧化镁0.1～0.3%。
复合掺杂镧钇镁的钼合金丝中，氧化镧La2O3含量为0.2～0.8%，氧化钇Y2O3含量为0.2～0.5%，氧化镁MgO为0.1～0.3%的（重量百分比），总掺杂含量控制范围0.5～1.0%。总掺杂量若过低，钼合金丝强度和高温性能提高幅度不大；总掺杂量若过高，则加工难度增大，造成成品率下降，无法实现工业化批量生产，因此控制总掺杂含量范围0.5～1.0%。
一种复合掺杂镧钇镁的钼合金丝的制备方法，该方法包括以下步骤：
1）、称取一定量掺杂剂粉末加入到三氧化钼粉末中，在粉末混合机中进行混合，达到物料均匀。所述掺杂剂为纳米级氧化镧、氧化钇、氧化镁。
2）、将步骤1）混合均匀的三氧化钼和掺杂剂氧化镧、氧化钇和氧化镁粉末投入低温还原炉中，进行一次还原反应，得到二氧化钼合金粉末。
3）、将步骤2）制得的二氧化钼合金粉末投入高温还原炉内，进行二次还原反应，得到复合掺杂镧钇镁的钼合金粉。
4）、将步骤3）制备的复合掺杂镧钇镁的钼合金粉装入橡胶套，在等静压机内压制成圆棒形状，然后在中频感应烧结炉内烧结，使其烧结致密金属化，得到具有良好加工性能的复合掺杂镧钇镁的钼合金棒。
5）、将步骤4）制备的复合掺杂镧钇镁的钼合金棒经过多道次轧制、旋锻、热拉拔、冷拉，并进行中间退火，制成所需规格的各种钼丝。
优选的，步骤1）中，所述掺杂剂粉末的添加方法为：在三氧化钼中先加入氧化镧，混合1～2小时后，再加入氧化钇混合1～2小时，最后加入氧化镁，混合3～4小时，搅拌混匀，实现物料均匀。
优选的，步骤2）中，所述一次还原反应在氢气气氛下进行。
优选的，步骤2）中，所述一次还原反应温度550～600℃。
优选的，步骤3）中，所述二次还原反应在氢气气氛下进行。
优选的，步骤3）中，所述二次还原反应温度940～980℃。
优选的，步骤4）中，所述等静压机压力160～180Mpa。
优选的，步骤4）中，所述中频感应烧结炉烧结温度1950～2000℃。
本发明的有益效果：
(1) 本发明的复合掺杂镧钇镁的钼合金丝，掺杂氧化镧、氧化钇和氧化镁，增强了弥散强化效果，提高了钼合金丝的强度、硬度和耐高温性能。
(2) 本发明的复合掺杂镧钇镁的钼合金丝的制备方法，生产过程无有毒有害毒气排放，可达到环保要求。在三氧化钼中掺杂，相比在二氧化钼中掺杂时机提前，再经过两次还原，使得掺杂成分更为均匀。
(3) 本发明的复合掺杂镧钇镁的钼合金丝的制备方法，添加了氧化镧、氧化钇和氧化镁，添加氧化镧可以起到弥散强化作用，增强钼材的韧性和强度；添加的氧化钇加工不易变形，可以钉扎在晶界处，阻碍晶界滑动，进一步提高钼基体强度；添加氧化镁，可以提高硬度，增强耐磨损性和耐电腐蚀性。
(4)本发明所制备出的复合掺杂镧钇镁的钼合金丝，加工直径0.18mm时，其抗拉强度大幅提高，用于大电流电火花线切割，可提高加工效率，延长使用寿命。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例，实施例不应视作对本发明保护范围的限定。
在三氧化钼中掺杂不同比例的氧化镧La2O3、氧化钇Y2O3、氧化镁MgO，然后进过还原钼粉，压制烧结钼棒，再经过轧制、旋锻、拉拔等，得到所需规格的复合掺杂镧钇镁的钼合金丝。
实施例1
按La2O3重量比0.2%、Y2O3重量比0.2%掺杂、MgO重量比0.1%，将200gLa2O3、200g Y2O3和100g MgO，加入到150kg三氧化钼粉末中，经过三次混合，物料均匀，然后在低温还原炉内600℃氢气还原为二氧化钼，再在高温还原炉内950℃氢气还原，得到复合掺杂镧钇镁的钼合金粉。将钼合金粉装入橡胶套内，用等静压机在160Mpa压力下压制成圆钼棒，然后在中频烧结炉内2000℃高温烧结，制得复合掺杂镧钇镁的钼合金钼棒。再经多道次的轧制、旋锻、热拉拔和冷拉加工成直径0.18mm的复合掺杂镧钇镁的钼合金丝，在电子拉力试验机（100N）下测得抗拉强度为2550N/mm2。
实施例2：
按La2O3重量比0.4%、Y2O3重量比0.2%掺杂、MgO重量比0.2%，将500gLa2O3、300g Y2O3和300gMgO，加入到150kg三氧化钼粉末中，经过三次混合，物料均匀，然后在低温还原炉内600℃氢气还原为二氧化钼，再在高温还原炉内950℃氢气还原，得到复合掺杂镧钇镁的钼合金粉。将钼合金粉装入橡胶套内，用等静压机在160Mpa压力下压制成圆钼棒，然后在中频烧结炉内2000℃高温烧结，制得复合掺杂镧钇镁的钼合金钼棒。再经多道次的轧制、旋锻、热拉拔和冷拉加工成直径0.18mm的复合掺杂镧钇镁的钼合金丝，在电子拉力试验机（100N）下测得抗拉强度为2650N/mm2。
实施例3
按La2O3重量比0.5%、Y2O3重量比0.3%掺杂、MgO重量比0.2%，将800gLa2O3、500g Y2O3和500gMgO，加入到150kg三氧化钼粉末中，经过三次混合，物料均匀，然后在低温还原炉内600℃氢气还原为二氧化钼，再在高温还原炉内950℃氢气还原，得到复合掺杂镧钇镁的钼合金粉。将钼合金粉装入橡胶套内，用等静压机在160Mpa压力下压制成圆钼棒，然后在中频烧结炉内2000℃高温烧结，制得复合掺杂镧钇镁的钼合金钼棒。再经多道次的轧制、旋锻、热拉拔和冷拉加工成直径0.18mm的复合掺杂镧钇镁的钼合金丝，在电子拉力试验机（100N）下测得抗拉强度为2750N/mm2。

Claims (7)

1.一种复合掺杂镧钇镁的钼合金丝，其特征在于由下述原料构成，所述份数均为重量百分比：掺杂剂0.5～1.0%，三氧化钼99.0～99.5%；所述掺杂剂由下述原料构成，所述份数均为重量百分比：氧化镧0.2～0.8%、氧化钇0.2～0.5%、氧化镁0.1～0.3%；
一种复合掺杂镧钇镁的钼合金丝的制备方法，该方法包括以下步骤：
1）、称取一定量掺杂剂粉末加入到三氧化钼粉末中，在粉末混合机中进行混合，达到物料均匀；所述掺杂剂为纳米级氧化镧、氧化钇、氧化镁；
2）、将步骤1）混合均匀的三氧化钼和掺杂剂氧化镧、氧化钇和氧化镁粉末投入低温还原炉中，进行一次还原反应，得到二氧化钼合金粉末；
3）、将步骤2）制得的二氧化钼合金粉末投入高温还原炉内，进行二次还原反应，得到复合掺杂镧钇镁的钼合金粉；
4）、将步骤3）制备的复合掺杂镧钇镁的钼合金粉装入橡胶套，在等静压机内压制成圆棒形状，然后在中频感应烧结炉内烧结，使其烧结致密金属化，得到复合掺杂镧钇镁的钼合金棒；
5）、将步骤4）制备的复合掺杂镧钇镁的钼合金棒经过多道次轧制、旋锻、热拉拔、冷拉，并进行中间退火，制成所需规格的各种钼丝。
2.根据权利要求1的一种复合掺杂镧钇镁的钼合金丝的制备方法，其特征在于步骤1）中所述掺杂剂粉末的添加方法为：在三氧化钼中先加入氧化镧，混合1-2小时后，再加入氧化钇混合1～2小时，最后加入氧化镁，混合3～4小时，搅拌混匀。
3.根据权利要求1的一种复合掺杂镧钇镁的钼合金丝的制备方法，其特征在于：步骤2）中所述一次还原反应和步骤3）中二次还原反应均在氢气气氛下进行。
4.根据权利要求1的一种复合掺杂镧钇镁的钼合金丝的制备方法，其特征在于：步骤2）中，所述一次还原反应温度550～600℃。
5.根据权利要求1的一种复合掺杂镧钇镁的钼合金丝的制备方法，其特征在于：步骤3）中，所述二次还原反应温度940～980℃。
6.根据权利要求1～5任一的一种复合掺杂镧钇镁的钼合金丝的制备方法，其特征在于：步骤4）中，所述等静压机压力160～180MP a。
7.根据权利要求1～5任一的一种复合掺杂镧钇镁的钼合金丝的制备方法，其特征在于：步骤4）中，所述中频感应烧结炉烧结温度1950～2000℃。
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