專利名稱：一種高強度抗氧化鉬基復合材料的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種新型高強度抗氧化鑰基復合材料，以及該鑰基復合材料的制備方法。
背景技術：
鑰作為具有重要戰略意義的稀有難熔金屬，其熔點高、強度大、硬度高、耐磨性和導熱導電性好，此外，鑰膨脹系數小、具有良好的耐蝕性能，因而廣泛應用于冶金、石油、機械、國防、化工、航空航天、電子、核工業等諸多領域(見Li Honggui (李洪桂).Metallurgy of Rare Earth(稀有金屬冶金學)[Μ]. Beijing Metallurgic Industry Press, 1990)。但由于鑰的高溫抗氧化能力差，同時生成的氧化物使鑰的微觀結構變得疏松，并且這些氧化物還會像一種載體，繼續向內部傳遞氧，最終導致鑰的脆化，這樣就限制了鑰作為結構材料更加廣泛的使用。因此，深入研究開發性能優異的鑰合金和改進鑰合金的生產工藝是現在的當務之急。目前在高溫鑰合金研究領域主要以TZM、摻雜鑰合金、稀土鑰合金為主，它們各自在不同的應用領域表現出優越的性能。隨著現在工業的發展，在一些特殊的應用領域如高溫合金頂頭、高溫鑰舟、航空航天用的高溫噴管、聚變堆用面向等離子體材料等，對材料的高溫硬度及高溫抗氧化性能有了更高的要求(見臧純勇，湯慧萍，王建永等.鑰金屬高溫抗氧化能力的研究概況[J].材料熱處理技術，2008，37 (24) :125-128)。目前的鑰基復合材料已不能滿足客戶的需求，對高性能的鑰基復合材料的開發與改進顯得十分必要和迫切。

發明內容
為了解決上述問題，本發明的目的是提供一種高強度抗氧化鑰基復合材料的制備方法，以提高鑰基復合材料的硬度、抗彎強度及高溫抗氧化性。本發明的技術方案是一種高強度抗氧化鑰基復合材料的制備方法，具體工藝為
步驟I :將純度彡99. 9%的粒度分別為O. 2-10微米的鑰粉、50-100微米的鉻粉、20-80微米釔粉和20-80微米的鋁粉，按照設計好的成分配比進行稱量；其中，成分配比范圍為Mo 80. 00%-96. 70%, Cr 2. 00%_15· 00%, Y O. 30%_2· 00%, Al I. 00%-3. 00% ；
步驟2 :將步驟I配比好的粉末原料放入充滿高純氬氣球的磨罐中，然后在臥式行星球磨機上進行機械合金化，球磨時間不少于10小時；
步驟3 :熱壓燒結將合金化的粉末裝入石墨燒結模具中，然后放入熱壓爐中，首先對模具中的粉末施加10_20MPa的壓力，加壓方式為雙向加壓；然后對爐體抽真空，真空度(O. 02Pa，然后對樣品進行加熱燒結加熱速率5-10°C /min ;燒結溫度1400 1600°C，然后加壓到30 60MPa，保溫時間為I. 5 2. 5h，燒結體經研磨拋光，得到相對密度為96% 99. 5%的高強度抗氧化鑰基復合材料。
本發明與現有合金及技術相比，最大優點在于本發明的復合材料的配方合理，通過對鑰、鉻、釔、鋁的成分配比進行優化獲得兼具有優良抗高溫氧化性能和強度的鑰基復合材料。
具體實施例方式 下面結合具體實施例對本發明的技術方案作進一步說明。實施例I :
按質量百分比計的組分及含量為=Mo 87%，Cr 10%, Y 2%，Al 1% ;上述原料均為單質，其中Mo粉粒度為O. 5微米，純度> 99. 9% ；Cr粉粒度為50微米，純度> 99. 9% ；Y粉粒度為30微米，純度> 99. 9% ；A1粉粒度為30微米，純度> 99. 9% ;將稱量好的粉末原料放入充滿高純氬氣的球磨罐中，然后在臥式行星球磨機上進行機械合金化，球磨時間為15小時；將機械合金化粉裝入石墨燒結模具內，進行熱壓燒結，燒結條件燒結壓力為40MPa、燒結溫度為1400°C，保溫時間2h、真空度O. OlPa。 經燒結制備出的Mo-10Cr-2Y-lAl合金，相對密度達到99. 01%,室溫硬度和室溫抗彎強度分別為738. 95HV和899. 3MPa。實施例2:
按質量百分比計的組分及含量為Mo95. 5%，Cr 2%，Y0. 5%，Al 2% ;上述原料均為單質，其中Mo粉粒度為8微米，純度> 99. 9% ；Cr粉粒度為75微米，純度> 99. 9% ;￥粉粒度為50微米，純度> 99. 9% ；A1粉粒度為50微米，純度> 99. 9% ;將稱量好的粉末原料放入充滿高純氬氣的球磨罐中，然后在臥式行星球磨機上進行機械合金化，球磨時間為10小時；將機械合金化粉裝入石墨燒結模具內，進行熱壓燒結，燒結條件燒結壓力為40Mpa、燒結溫度為1550°C，保溫時間2h、真空度O. OlPa0經燒結制備出的Mo-2Cr-0. 5Y-2A1合金，相對密度達到97. 89%，室溫硬度和室溫抗彎強度分別為281. 6HV和1536. 86MPa。實施例3:
按質量百分比計的組分及含量為=Mo 81.5%，Cr 15%，Y 0.5%，A13% ;上述原料均為單質，其中Mo粉粒度為2微米，純度> 99. 9% ；Cr粉粒度為90微米，純度> 99. 9% ；Y粉粒度為75微米，純度> 99. 9% ；A1粉粒度為50微米，純度> 99. 9% ;將稱量好的粉末原料放入充滿高純IS氣的球磨罐中，然后在臥式行星球磨機上進行機械合金化，球磨時間為20小時；將機械合金化粉裝入石墨燒結模具內，進行熱壓燒結，燒結條件燒結壓力為40Mpa、燒結溫度為1500°C，保溫時間I. 5h、真空度O. OlPa0經燒結制備出的Mo-15Cr-0. 5Y-3A1合金，相對密度達到97. 39%，室溫硬度和室溫抗彎強度分別為786. 19HV和666. 64MPa。
權利要求
1.一種高強度抗氧化鑰基復合材料的制備方法，其特征在于，具體工藝為 步驟I :將純度彡99. 9%的粒度分別為O. 2-10微米的鑰粉、50-100微米的鉻粉、20-80微米釔粉和20-80微米鋁粉，按照設計好的成分配比進行稱量；其中，成分配比范圍為Mo.80. 00%-96. 70%, Cr 2. 00%_15· 00%, Y O. 30%_2· 00%, Al I. 00%-3. 00% ； 步驟2 :將步驟I配比好的粉末原料放入充滿高純氬氣球的磨罐中，然后在臥式行星球磨機上進行機械合金化，球磨時間不少于10小時； 步驟3 :熱壓燒結將合金化的粉末裝入石墨燒結模具中，然后放入熱壓爐中，首先對模具中的粉末施加10 20MPa的壓力，加壓方式為雙向加壓；然后對爐體抽真空，真空度(O. 02Pa，進行加熱燒結，加熱速率5 IO0C /min ;燒結溫度:1400 1600°C，然后加壓到30 60MPa，保溫時間為I. 5 2. 5h，燒結體經研磨拋光，得到相對密度為96% 99. 5%的高強度抗氧化鑰基復合材料。
全文摘要
本發明一種高強度抗氧化鉬基復合材料的制備方法，將粒度分別為0.2-10微米的鉬粉、50-100微米的鉻粉、20-80微米釔粉和20-80微米鋁粉，按照質量比為Mo80.00%-96.70%，Cr2.00%-15.00%，Y0.30%-2.00%，Al1.00%-3.00%混合，放入充滿高純氬氣球的磨罐中，球磨時間不少于10小時；將合金化的粉末裝入石墨燒結模具中，然后放入熱壓爐中，雙向施加10～20MPa的壓力，對爐體抽真空進行加熱燒結得到相對密度為96%～99.5%的高強度抗氧化鉬基復合材料。該復合材料的配方合理，通過配比進行優化獲得兼具有優良抗高溫氧化性能和強度的鉬基復合材料。
文檔編號C22C27/04GK102828095SQ20121034118
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月16日 優先權日2012年9月16日
發明者周張健, 丁慶明, 鐘銘, 談軍 申請人:北京科技大學