CN110512130A - 一种超大规格高性能钼合金板材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超大规格高性能钼合金板材，所述钼合金成分按重量百分比为包括：Ti 0.40～0.55％，Zr 0.06～0.12％，C 0.05～0.12％，Hf 0.8～1.2％，余量为Mo，以及其他不可避免的杂质；还提供一种超大规格高性能钼合金板材的制备方法，依次包括：钼合金粉末制备，压制成形，高温烧结，轧制变形加工，退火热处理工序。所述大规格高性能钼合金板材在室温下的抗拉强度Ra≥1000MPa、断后伸长率A≥10％，1000℃抗拉强度Ra≥500MPa、断后伸长率A≥20％；规格如下：厚度≥5mm，宽幅≥1500mm，长度≥2000mm，单重≥500kg。

Description

一种超大规格高性能钼合金板材及其制备方法
技术领域
本发明属于稀有难熔金属领域，具体涉及一种超大规格高性能钼合金板材及其制备方法。
背景技术
钼及钼合金因具有熔点高、高温强度高、高温蠕变速率低、抗热冲击性能好，并具有良好的导热导电性、低的线膨胀系数和溅射率等优点，被广泛应用于航空航天、兵器电子、核电医疗、LED等领域。随着科技的发展，越来越多的场合需要用到超大规格高性能的钼合金板材，受制于设备、技术积累等多方面的影响，常用的解决手段一般采用拼接的方式，但拼接的板材存在高温易变性、强度不足、精度差等缺点。
对于单重在500kg以上的钼合金板材，制备工艺存在如下难点：1)由于钼合金粉末流动性较差，常规的装粉工艺易造成压坯大小头、板面翘曲等问题，而且大单重的板坯采用传统的脱模工艺，脱模难度较高，如操作不当，极易造成压坯断裂；2)多元多相的大规格锭坯在烧结过程中因各相膨胀各异而导致大锭坯开裂和组织性能不均等问题；3)大规格锭坯在轧制变形过程中存在残余应力分布不均、变形不均导致板坯开裂、组织性能不均等缺陷。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供了一种超大规格高性能钼合金板材及其制备方法，该制备方法的生产工序简单、成品率高、利于工业化生产，制得的钼合金板材性能优良且规格大，室温抗拉强度Ra≥1000MPa、断后伸长率A≥10％，1000℃抗拉强度Ra≥500MPa、断后伸长率A≥20％，厚度≥5mm，宽幅≥1500mm，长度≥2000mm，单重≥500kg。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种超大规格高性能钼合金板材，所述钼合金成分按重量百分比为包括：Ti 0.40～0.55％，Zr 0.06～0.12％，C 0.05～0.12％，Hf 0.8～1.2％，余量为Mo，以及其他不可避免的杂质。
上述超大规格高性能钼合金板材，作为一种优选实施方式，所述超大规格高性能钼合金板材在室温下的抗拉强度Ra≥1000MPa、断后伸长率A≥10％，1000℃抗拉强度Ra≥500MPa、断后伸长率A≥20％；规格如下：厚度≥5mm，宽幅≥1500mm，长度≥2000mm，单重≥500kg。
一种超大规格高性能钼合金板材的制备方法，依次包括如下步骤：
步骤一，钼合金粉末制备：按照既定的重量比例称取Mo源、Ti源、Zr源、C源和Hf源，配制原料并进行筛分处理，然后将筛分处理后的混合粉末进行混料处理，得到均匀的钼合金粉末；
步骤二，压制成形：将步骤一得到的所述钼合金粉末装入模具的型腔内进行多次振动处理，装料完成后进行冷等静压处理，脱模后得到成形坯；
步骤三，高温烧结：将步骤二得到的成形坯在保护气氛下进行高温烧结处理，得到烧结坯；
步骤四，轧制变形加工：将步骤三得到的烧结坯进行轧制变形加工，得到轧坯；
步骤五，退火热处理：对步骤四得到的所述轧坯进行退火热处理，得到所述钼合金板材。
本发明提供的制备方法的设计原理是：
本发明通过在钼基体中引入钛、锆、铪、碳等元素，其中钛、锆可以与钼形成固溶体，起到固溶强化的作用；碳与钛、锆、铪等形成弥散的碳化物相阻碍钼晶粒的长大既可以起到细晶强化的作用，又可以达到弥散强化的效果，可以进一步提高材料的力学性能和再结晶温度，扩大材料的应用范围。
上述超大规格高性能钼合金板材的制备方法，作为一种优选实施方式，步骤一中，按照Mo-0.40～0.55Ti-0.06～0.12Zr-0.05～0.12C-0.8～1.2Hf的重量比例称取Mo源、Ti源、Zr源、C源和Hf源；上述钼合金粉末成分Mo-0.40～0.55Ti-0.06～0.12Zr-0.05～0.12C-0.8～1.2Hf是指，所述钼合金成分中，按重量百分比为包括：Ti 0.40～0.55％，Zr 0.06～0.12％，C 0.05～0.12％，Hf0.8～1.2％，余量为Mo，其他未提及的成分为不可避免的杂质。本成分主要是综合了TZM和MHC两种合金成分的典型配比；添加Hf元素的目的可以进一步提高材料的力学性能；Hf元素过多会造成在晶界内的聚集，会造成性能恶化，影响后续变形加工；一定的C含量既可以起到形成弥散的碳化物起到弥散强化的作用又可以起到降氧的作用。
上述超大规格高性能钼合金板材的制备方法，作为一种优选实施方式，步骤一中，所述Mo源为钼粉，所述钼粉的平均费氏粒度为2.0～4.0μm(比如2.2μm、2.4μm、2.6μm、2.8μm、3.0μm、3.2μm、3.4μm、3.6μm、3.8μm、4.0μm中的任一粒度或前述任两个粒度之间的范围)；如粒度过细，烧结易于团聚，如粒度过粗，烧结不易致密；上述粒度范围的粉末更有利于后续的变形加工。更优选地，所述钼粉由气流悬浮分级处理得到的；气流悬浮分级处理既可以打碎钼粉中的颗粒团聚又可以去除超细颗粒钼粉，得到粒度均匀一致的钼粉，而且能够增加粉末的流动性能。如不经气流悬浮分级处理，则成形坯容易不规整，如果不整形很可能会导致性能不均匀或者轧制开裂，因此需要进行整形后进行烧结、轧制等后续步骤。
上述超大规格高性能钼合金板材的制备方法，作为一种优选实施方式，步骤一中，所述Ti源为TiH2，所述Zr源为ZrH2，所述C源为Mo2C或者化学纯石墨粉，所述Hf源为HfC；更优选地，TiH2、ZrH2、HfC、C或者Mo2C的粒度为-150～-400目(比如-160目、-180目、-200目、-250目、-300目、-350目、-380目)。
上述超大规格高性能钼合金板材的制备方法，作为一种优选实施方式，步骤一中，原料粉末的纯度大于99.5％。
上述超大规格高性能钼合金板材的制备方法，作为一种优选实施方式，步骤一中，所述筛分处理为振动筛分处理，更优选地，所述振动筛分处理为过1～3次振动筛，所述振动筛的筛网目数为60～120目；通过振动筛分，可以进一步提高粉末的均匀性，还可以消除粉末中的团聚颗粒，提高粉末的流动性；所述混料处理通过三维混料机或者双运动混料机进行，混料时间3～6h(比如3h、3.2h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h、5.8h、6h中的任一时间或任两时间之间的范围)。
上述超大规格高性能钼合金板材的制备方法，作为一种优选实施方式，步骤二中，所述冷等静压压力为150～220MPa(比如150MPa、155MPa、160MPa、170MPa、180MPa、190MPa、200MPa、210MPa、215MPa、220MPa中的任一压强或任两压强之间的范围)，保压时间为10～30s(比如10s、12s、15s、20s、25s、28s、30s中任一时间或任两时间之间的范围)。本申请提供的超大规格高性能钼合金板材的制备方法必须采用冷等静压成形工艺得到优良的成形坯，才可以与后续步骤配合以制得的性能优良且规格大的钼合金板材。
上述超大规格高性能钼合金板材的制备方法，作为一种优选实施方式，步骤三中，所述高温烧结可以采用公知的中频感应烧结炉或者电阻烧结设备进行，所述保护性气氛为氢气气氛或真空。
上述超大规格高性能钼合金板材的制备方法，作为一种优选实施方式，步骤三中，所述高温烧结处理的最高烧结温度为2150～2300℃(比如2150℃、2160℃、2180℃、2200℃、2220℃、2250℃、2280℃、2300℃中的任一温度或任两温度之间的范围)，保温时间为4～8h(比如4h、4.5h、5h、5.5h、6h、6.5h、7h、7.5h、8h中任一时间或任两时间之间的范围)；为了使烧坯密度更加均匀，消除大规格坯料的烧结应力，发明人经过实验后，所述高温烧结处理优选采用梯度式缓慢加热法，即，在加热至最高烧结温度的过程中，在温度到达1000℃以上、到达最高烧结温度之前，设置3-4个保温段(不包括最高烧结温度)保温一定时间；采用梯度式缓慢加热的方法，更有利于消除因收缩不均导致的组织性能不均等缺陷。进一步地，在加热至最高烧结温度的过程中，当温度达到950-1050℃、1150-1250℃℃、1450-1550℃、1850-1950℃时分别设置保温段，该四个保温段的保温时间为2～4h(比如2h、2.5h、3h、3.5h、4h中任一时间或任两时间之间的范围)；更进一步地，在加热至最高烧结温度的过程中，升温速率≤100℃/h(比如95℃/h、90℃/h、80℃/h、70℃/h、60℃/h、50℃/h)，升温速率如果过快，会导致坯料表面烧结致密后，坯料里面的气体排不出来，进而导致烧结闭孔过多，烧结密度不均匀，不利于后续的变形加工。
上述超大规格高性能钼合金板材的制备方法，作为一种优选实施方式，步骤四中，所述轧制变形加工的开坯温度为1450～1600℃(比如1450℃、1460℃、1480℃、1500℃、1520℃、1540℃、1560℃、1580℃、1590℃、1600℃中的任一温度或任两温度之间的范围)，终轧温度不低于1050℃(比如1050℃、1100℃、1150℃、1200℃中的任一温度或任两温度之间的范围)，总变形量不低于75％(比如78％、80％、85％、90％)；更优选地，对所述烧结坯加热至所述开坯温度后保温1-2h(比如1h、1.2h、1.5h、1.8h、2h中任一时间或任两时间之间的范围)后再进行开坯。本申请中，变形量过低，坯料可能变形不透，即组织性能不均匀；板材轧制的变形量按照坯料厚度的变化计算，即变形量＝(轧前板厚-轧后板厚)/轧前板厚。
上述超大规格高性能钼合金板材的制备方法，作为一种优选实施方式，步骤四中，中间轧制的加热温度低于坯料的动态再结晶温度，如此才能更好地确保获得细晶组织；更优选为下火次的加热温度比上火次的加热温度低50-150℃(比如60℃、80℃、100℃、120℃、140℃)；进一步优选为下火次的加热温度比上火次的加热温度低50-100℃。比如，所述轧制变形加工采取1火2-4道次(即每火次可轧制两至四道次)的工艺进行，通过若干火次轧制得到轧坯，中间轧制的加热温度低于坯料的动态再结晶温度，经实验证明，下火次的加热温度比上火次的加热温度低50-150℃能获得较好的效果。
上述超大规格高性能钼合金板材的制备方法，作为一种优选实施方式，步骤四中，所述轧制变形加工采用2100mm轧机单道次大变形，减少变形中热循环次数。
上述超大规格高性能钼合金板材的制备方法，作为一种优选实施方式，步骤五中，所述退火热处理的温度为900～1200℃(比如900℃、920℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃、1150℃、1180℃、1200℃中的任一温度或任两温度之间的范围)，时间为1～3h(比如1h、1.2h、1.5h、2h、2.5h、2.8h、3h中任一时间或任两时间之间的范围)。退火热处理能够消除轧坯的应力。
上述超大规格高性能钼合金板材的制备方法，作为一种优选实施方式，步骤二中，所述模具一侧盖板为活动盖板，装料时，首先将所述活动盖板通过安装于半封闭模具上，形成一个一端开口的板材模具型腔，外侧通过紧固装置固定牢固；然后将胶套置于所述模具内，开始装料，分别在装料量的1/2、3/4以及完成时进行振动处理，使钼粉在模腔内分布更加均匀一致，以便得到板形平整、外观均匀一致的坯料；脱模时，松开所述紧固装置，将所述活动盖板取下，再将所述胶套下翻以使所述成形坯露出，将吊绳捆于所述成形坯的露出部分，进而吊运取出所述成形坯。本申请所用模具采用活动壳体，利于脱模。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
1)本发明提供的制备方法，在钼粉选取和处理，合金粉末制备，压制成形，高温烧结，轧制变形加工，退火热处理等方面都做出了一定的改良，特别适合制备超大规格高性能钼合金板材；通过对钼粉进行气流悬浮分级处理，增加了粉末的流动性能；利用活动壳体，利于脱模；采用梯度式缓慢加热的方法，消除了因收缩不均导致的组织性能不均等缺陷；通过采用2100mm轧机单道次大变形，减少变形中热循环次数，为得到超大规格高性能钼合金板材提供了有效保证。
2)本发明提供的制备方法依次包括钼粉选取和处理、合金粉末制备、压制成形、高温烧结、轧制变形加工、退火热处理、矫直等步骤，工艺设计合理、使用效果好，能制备出室温抗拉强度Ra≥1000MPa、断后伸长率A≥10％，1000℃抗拉强度Ra≥500MPa、断后伸长率A≥20％，厚度≥5mm，宽幅≥1500mm，长度≥2000mm，单重≥500kg超大规格的钼合金板材。
附图说明
图1为实施例1的烧坯金相组织照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于本发明而不用于限制本发明的范围。对外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
以下实施例中使用原料均为市售产品。
实施例1
1)首先将经过气流悬浮分级处理后的钼粉按照Mo-0.50Ti-0.10Zr-0.12C-1.0Hf重量百分比例进行混料，其中，Mo粉末费氏粒度为3.0μm，TiH2、ZrH2、HfC、Mo2C粉末粒度为-300目；将配置好的原料经过两次振动筛分处理，筛网目数为80目，之后将原料置于三维混料机中混合4H，混合均匀备用。
2)将混合好的合金粉末装入模腔中，分别在装料量的1/2、3/4及完全装满时进行振动处理，然后封闭完成在150MPa、保压15s条件下冷等静压压制成形。脱模时首先将模具外壳的侧面板打开，进而可以将板坯连同胶套一起竖立起来，将胶套脱下露出板坯，用吊绳捆绑于板坯压坯的露出部分从而吊出钼合金板压坯。
3)将取出的钼合金板坯置于高温氢气保护烧结炉中进行烧结，烧结温度为2250℃，保温时间为6h，烧结中间过程分别在1000℃、1200℃、1500℃、1900℃设置保温段，保温时间为2h，中间升温速率为60℃/h，得到厚度约为100mm的板材烧坯。
4)将烧坯在2100mm轧机上进行轧制，开坯温度为1500℃，加热保温时间为1h，轧制采用1火2道次，经过6火次，得到尺寸为16×1650×2000mm的板材轧坯，终轧温度为1100℃；其中，第2火次加热温度为1400℃；第3火次加热温度为1350℃，第4火次加热温度为1300℃，第5火次加热温度为1250℃，第6火次加热温度为1200℃。
5)将轧坯进行退火热处理，处理温度为1100℃，时间为2h，之后在11辊矫平机上进行校平得到性能优异的钼合金板材。
图1为本实施例制备的板材的烧坯金相组织照片，从图中可以看出烧坯晶粒细小，为近等轴状晶粒，掺杂元素分布均匀，有一定细小烧结闭孔存在。
将本实施例得到的坯料进行室温拉伸试验(室温拉伸实验按照GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分室温试验方法》进行)，测试结果为抗拉强度为1100MPa，断后伸长率为20％；将本实施例得到的坯料进行1000℃拉伸试验(按照GB/T 4338-2006《金属材料高温拉伸试验方法》进行)，测试结果为抗拉强度为510MPa，断后伸长率为25％。
实施例2
1)首先将经过气流悬浮分级处理后的钼粉按照Mo-0.45Ti-0.08Zr-0.10C-1.2Hf重量百分比例进行混料，其中Mo粉末费氏粒度为3.5μm，TiH2、ZrH2、HfC、Mo2C粉末粒度为-200目。将配置好的原料经过三次振动筛分处理，筛网目数为100目，之后将原料置于双运动混料机中混合5H，混合均匀备用。
2)将混合好的合金粉末装入模腔中，分别在装料量的1/2、3/4及完全装满时进行振动处理，然后封闭完成在200MPa、保压10s条件下压制成形。脱模时首先将模具外壳的侧面板打开，进而可以将板坯连同胶套一起竖立起来，将胶套脱下露出板坯，用吊绳捆绑于板坯压坯的露出部分从而吊出钼合金板压坯。
3)将取出的钼合金板坯置于高温氢气保护烧结炉中进行烧结，烧结温度为2300℃，保温时间为4h，烧结中间过程分别在1000℃、1200℃、1500℃、1900℃设置保温段，保温时间为3h，中间升温速率为100℃/h，得到厚度约为100mm的板材烧坯。
4)将烧坯在2100mm轧机上进行轧制，开坯温度为1550℃，加热保温时间为2h，轧制采用1火2道次，经过6火次，得到尺寸为20×1600×2100mm的轧坯板材，终轧温度为1150℃；其中，第2火次加热温度为1450℃；第3火次加热温度为1350℃，第4火次加热温度为1300℃，第5火次加热温度为1250℃，第6火次加热温度为1200℃。
5)将轧坯进行退火热处理，处理温度为1100℃，时间为2h，之后在11辊矫平机上进行校平得到性能优异的钼合金板材。
本实施例的烧坯金相组织类似于图1所示。
按照GB/T 228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分室温试验方法》将本实施例得到的坯料进行室温拉伸试验，测试结果为抗拉强度为1120MPa，断后伸长率为18％。将本实施例得到的坯料进行1000℃拉伸试验(按照GB/T 4338-2006《金属材料高温拉伸试验方法》进行)，测试结果为抗拉强度为515MPa，断后伸长率为30％。
实施例3
1)首先将经过气流悬浮分级处理后的钼粉按照Mo-0.40Ti-0.07Zr-0.08C-1.0Hf重量百分比例进行混料，其中，Mo粉末费氏粒度为4.0μm，TiH2、ZrH2、HfC、Mo2C粉末粒度为-400目；将配置好的原料经过两次振动筛分处理，筛网目数为120目，之后将原料置于三维混料机中混合6h，混合均匀备用。
2)将混合好的合金粉末装入模腔中，分别在装料量的1/2、3/4及完全装满时进行振动处理，然后封闭完成在180MPa、保压30s条件下压制成形。脱模时首先将模具外壳的侧面板打开，进而可以将板坯连同胶套一起竖立起来，将胶套脱下露出板坯，用吊绳捆绑于板坯压坯的露出部分从而吊出钼合金板压坯。
3)将取出的钼合金板坯置于高温氢气保护烧结炉中进行烧结，烧结温度为2200℃，保温时间为6h，烧结中间过程分别在1000℃、1200℃、1500℃、1900℃设置保温段，保温时间为4h，中间升温速率为90℃/H，得到厚度约为100mm的板材烧坯。
4)将烧坯在2100mm轧机上进行轧制，开坯温度为1600℃，加热保温时间为2h，轧制采用1火2道次，经过6火次，得到尺寸为17×1750×2200mm的板材，终轧温度为1100℃；其中，第2火次加热温度为1500℃；第3火次加热温度为1400℃，第4火次加热温度为1300℃，第5火次加热温度为1250℃，第6火次加热温度为1200℃。
5)将轧坯进行退火热处理，处理温度为1050℃，时间为2h，之后在11辊矫平机上进行校平得到性能优异的钼合金板材。
本实施例的烧坯金相组织类似于图1所示。
按照GB/T 228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分室温试验方法》将本实施例得到的坯料进行室温拉伸试验，测试结果为抗拉强度为1135MPa，断后伸长率为22％；按照GB/T 4338-2006《金属材料高温拉伸试验方法》进行1000℃拉伸试验，测试结果为抗拉强度为505MPa，断后伸长率为27％。
实施例4
1)首先将经过气流悬浮分级处理后的钼粉按照Mo-0.55Ti-0.06Zr-0.12C-1.2Hf重量百分比例进行混料，其中，Mo粉末费氏粒度为2.8μm，TiH2、ZrH2、HfC、Mo2C粉末粒度为-150目；将配置好的原料经过三次振动筛分处理，筛网目数为80目，之后将原料置于双运动混料机中混合4h，混合均匀备用。
2)将混合好的合金粉末装入模腔中，分别在装料量的1/2、3/4及完全装满时进行振动处理，然后封闭完成在200MPa、保压25s条件下压制成形。脱模时首先将模具外壳的侧面板打开，进而可以将板坯连同胶套一起竖立起来，将胶套脱下露出板坯，用吊绳捆绑于板坯压坯的露出部分从而吊出钼合金板压坯。
3)将取出的钼合金板坯置于高温氢气保护烧结炉中进行烧结，烧结温度为2150℃，保温时间为8h，烧结中间过程分别在1000℃、1200℃、1500℃、1900℃设置保温段，保温时间为4h，中间升温速率为100℃/h，得到厚度约为100mm的板材烧坯。
4)将烧坯在2100mm轧机上进行轧制，开坯温度为1500℃，加热保温时间为2h，轧制采用1火2道次，经过7火次，得到尺寸为10×1800×3000mm的板材轧坯，终轧温度为1050℃；其中，第2火次加热温度为1400℃；第3火次加热温度为1350℃，第4火次加热温度为1300℃，第5火次加热温度为1250℃，第6火次加热温度为1200℃，第7火加热温度为1150℃。
5)将轧坯进行退火热处理，处理温度为950℃，时间为2h，之后在11辊矫平机上进行校平得到性能优异的钼合金板材。
本实施例的烧坯金相组织类似于图1所示。
按照GB/T 228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分室温试验方法》将本实施例得到的坯料进行室温拉伸试验，测试结果为抗拉强度为1150MPa，断后伸长率为25％。按照GB/T 4338-2006《金属材料高温拉伸试验方法》进行1000℃拉伸试验，测试结果为抗拉强度为530MPa，断后伸长率为35％。
实施例5
1)首先将经过气流悬浮分级处理后的钼粉按照Mo-0.50Ti-0.12Zr-0.08C-0.8Hf重量百分比例进行混料，其中，Mo粉末费氏粒度为3.3μm，TiH2、ZrH2、HfC、Mo2C粉末粒度为-300目；将配置好的原料经过三次振动筛分处理，筛网目数为100目，之后将原料置于三维混料机中混合6h，混合均匀备用。
2)将混合好的合金粉末装入模腔中，分别在装料量的1/2、3/4及完全装满时进行振动处理，然后封闭完成在180MPa、保压20s条件下压制成形。脱模时首先将模具外壳的侧面板打开，进而可以将板坯连同胶套一起竖立起来，将胶套脱下露出板坯，用吊绳捆绑于板坯压坯的露出部分从而吊出钼合金板压坯。
3)将取出的钼合金板坯置于高温氢气保护烧结炉中进行烧结，烧结温度为2250℃，保温时间为5h，烧结中间过程分别在1000℃、1200℃、1500℃、1900℃设置保温段，保温时间为3h，中间升温速率为80℃/H，得到厚度约为90mm的板材烧坯。
4)将烧坯在2100mm轧机上进行轧制，开坯温度为1450℃，加热保温时间为1h，轧制采用1火2道次，经过5火次，得到尺寸为10×1850×3000mm的板材轧坯，终轧温度为1050℃；其中，第2火次加热温度为1400℃；第3火次加热温度为1300℃，第4火次加热温度为1200℃，第5火次加热温度为1100℃。
5)将轧坯进行退火热处理，处理温度为900℃，时间为2h，之后在11辊矫平机上进行校平得到性能优异的钼合金板材。
本实施例的烧坯金相组织类似于图1所示。
按照GB/T 228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分室温试验方法》将本实施例得到的坯料进行室温拉伸试验，测试结果为抗拉强度为1135MPa，断后伸长率为23％。按照GB/T 4338-2006《金属材料高温拉伸试验方法》进行1000℃拉伸试验，测试结果为抗拉强度为525MPa，断后伸长率为30％。
实施例6-8
实施例6-8与实施例4相比，除了步骤3)的某方面不同外，其他都与实施例4相同。具体工艺参数和产品效果数据请见表1。
表1实施例6-8的工艺参数和板材性能数据
实施例9-11
实施例9-11与实施例4相比，除了步骤4)的某方面不同外，其他都与实施例4相同。具体工艺参数和产品效果数据请见表2。
表2实施例9-11的工艺参数和板材性能数据
实施例12-13
实施例12-13与实施例4相比，除了步骤1)的某方面不同外，其他都与实施例4相同。具体工艺参数和产品效果数据请见表3。
表3实施例12-13的工艺参数和板材性能数据
对比例1
本对比例与实施例4相比，除了步骤1)的原料配比不同外，其他都与实施例4相同。本对比例的具体原料配比如下：Mo-0.50Ti-0.1Zr-0.03C。
按照GB/T 228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分室温试验方法》将本对比例得到的坯料进行室温拉伸试验，测试结果为抗拉强度为950MPa，断后伸长率为15％。按照GB/T4338-2006《金属材料高温拉伸试验方法》将本对比例得到的坯料进行1000℃拉伸试验，测试结果为抗拉强度为405MPa，断后伸长率为20％。
对比例2
本对比例与实施例4相比，除了步骤1)的原料配比不同外，其他都与实施例4相同。本对比例的具体原料配比如下：Mo-1Hf-0.05C。
按照GB/T 228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分室温试验方法》将本对比例得到的坯料进行室温拉伸试验，测试结果为抗拉强度为985MPa，断后伸长率为12％。按照GB/T4338-2006《金属材料高温拉伸试验方法》将本对比例得到的坯料进行1000℃拉伸试验，测试结果为抗拉强度为450MPa，断后伸长率为15％。
对比例3
本对比例与实施例4相比，除了步骤1)的原料配比不同外，其他都与实施例4相同。本对比例的具体原料配比如下：Mo-0.55Ti-0.06Zr-0.12C。
按照GB/T 228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分室温试验方法》将本对比例得到的坯料进行室温拉伸试验，测试结果为抗拉强度为980MPa，断后伸长率为15％。按照GB/T4338-2006《金属材料高温拉伸试验方法》将本对比例得到的坯料进行1000℃拉伸试验，测试结果为抗拉强度为420MPa，断后伸长率为18％。

Claims (10)

1.一种超大规格高性能钼合金板材，其特征在于，所述钼合金成分按重量百分比为包括：Ti 0.40～0.55％，Zr 0.06～0.12％，C 0.05～0.12％，Hf 0.8～1.2％，余量为Mo，以及其他不可避免的杂质；优选地，所述超大规格高性能钼合金板材在室温下的抗拉强度Ra≥1000MPa、断后伸长率A≥10％，1000℃抗拉强度Ra≥500MPa、断后伸长率A≥20％；规格如下：厚度≥5mm，宽幅≥1500mm，长度≥2000mm，单重≥500kg。
2.一种超大规格高性能钼合金板材的制备方法，其特征在于，依次包括：
步骤一，钼合金粉末制备：按照既定的重量比例称取Mo源、Ti源、Zr源、C源和Hf源，配制原料并进行筛分处理，然后将筛分处理后的混合粉末进行混料处理，得到均匀的钼合金粉末；
步骤二，压制成形：将步骤一得到的所述钼合金粉末装入模具的型腔内进行多次振动处理，装料完成后进行冷等静压处理，脱模后得到成形坯；
步骤三，高温烧结：将步骤二得到的成形坯在保护气氛下进行高温烧结处理，得到烧结坯；
步骤四，轧制变形加工：将步骤三得到的烧结坯进行轧制变形加工，得到轧坯；
步骤五，退火热处理：对步骤四得到的所述轧坯进行退火热处理，得到所述钼合金板材。
3.根据权利要求2所述超大规格高性能钼合金板材的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述钼合金粉末成分中，按重量百分比为包括：Ti 0.40～0.55％，Zr 0.06～0.12％，C0.05～0.12％，Hf 0.8～1.2％，余量为Mo，以及其他不可避免的杂质。
4.根据权利要求2或3所述超大规格高性能钼合金板材的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述Mo源为钼粉，所述钼粉的平均费氏粒度为2.0～4.0μm；所述Ti源为TiH2，所述Zr源为ZrH2，所述C源为Mo2C或者化学纯石墨粉，所述Hf源为HfC；TiH2、ZrH2、HfC、C或者Mo2C的粒度为-150～-400目；
优选地，所述钼粉由气流悬浮分级处理得到的；
更优选地，步骤一中，原料粉末的纯度大于99.5％；
优选地，步骤一中，所述筛分处理为振动筛分处理；更优选地，所述振动筛分处理为过1～3次振动筛，所述振动筛的筛网目数为60～120目；进一步地，所述混料处理通过三维混料机或者双运动混料机进行，混料时间3～6h。
5.根据权利要求2-4中任一项所述超大规格高性能钼合金板材的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述冷等静压压力为150～220MPa，保压时间为10～30s。
6.根据权利要求2-5中任一项所述超大规格高性能钼合金板材的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述高温烧结可以采用中频感应烧结炉或者电阻烧结设备进行，所述保护性气氛为氢气气氛或真空。
7.根据权利要求2-6中任一项所述超大规格高性能钼合金板材的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述高温烧结处理的最高烧结温度为2150～2300℃，保温时间为4～8h；更优选地，在加热至最高烧结温度的过程中，在温度到达1000℃以上、到达最高烧结温度之前，设置3-4个保温段保温一定时间；
进一步地，在加热至最高烧结温度的过程中，当温度达到950-1050℃、1150-1250℃℃、1450-1550℃、1850-1950℃时分别设置保温段，该四个保温段的保温时间为2～4h；
更进一步地，在加热至最高烧结温度的过程中，升温速率≤100℃/h。
8.根据权利要求2-7中任一项所述超大规格高性能钼合金板材的制备方法，其特征在于，步骤四中，所述轧制变形加工的开坯温度为1450～1600℃，终轧温度不低于1050℃，总变形量不低于75％；
优选地，对所述烧结坯加热至所述开坯温度后保温1-2h后再进行开坯；
更优选地，所述轧制变形加工过程中，中间轧制的加热温度低于坯料的动态再结晶温度，下火次的加热温度比上火次的加热温度低50-150℃；进一步地，下火次的加热温度比上火次的加热温度低50-100℃；更进一步地，所述轧制变形加工采取每火次轧制两至四道次的工艺进行，通过若干火次轧制得到轧坯。
9.根据权利要求2-8中任一项所述超大规格高性能钼合金板材的制备方法，其特征在于，步骤五中，所述退火热处理的温度为900～1200℃，时间为1～3h。
10.根据权利要求2-9中任一项所述超大规格高性能钼合金板材的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述模具一侧盖板为活动盖板，装料时，首先将所述活动盖板通过安装于半封闭模具上，形成一个一端开口的板材模具型腔，外侧通过紧固装置固定牢固；然后将胶套置于所述模具内，开始装料，分别在装料量的1/2、3/4以及完成时进行振动处理；脱模时，松开所述紧固装置，将所述活动盖板取下，再将所述胶套下翻以使所述成形坯露出，将吊绳捆于所述成形坯的露出部分，进而吊运取出所述成形坯。
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