[发明专利]一种稀土陶瓷强化钼合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种稀土陶瓷强化钼合金，同时涉及一种该钼合金的制备方法。

背景技术

金属钼及其合金具有熔点高、高温强度大、高温蠕变速率低、膨胀系数小、导热导电及抗热震性能优、抗磨损和抗腐蚀性能强等特性，作为高性能材料而广泛应用于冶金、机械、石油、化工、国防、航空、航天、电子、核工业等诸多领域。然而，金属钼在高温下强度、韧性、硬度较差，再结晶温度低，再结晶后易脆断。同时，钼及其合金低温脆性大，塑-脆转变温度高。这些缺点影响了钼及其合金的加工性能，从而限制其应用范围。

目前，稀土钼合金具有很高的再结晶温度和优良的力学笥能，广泛应用于高温工况条件下，但其内部不含高硬度的耐磨相，因为高温抗磨性差。TZM合金内部含有耐磨相，高温耐磨性优于TZM合金，因此高温抗磨领域应用钼合金主要为TZM合金，但由于TZM合金中的硬质抗磨相量很少，所以其耐磨性有限。因此，同时具有高的再结晶温度、优良的力学性能和高温抗磨性钼合金在高温抗磨领域具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种稀土陶瓷强化钼合金，提高钼合金的再结晶温度、高温硬度和高温耐磨性。

为了实现以上目的，本发明稀土陶瓷强化钼合金所采用的技术方案是：一种稀土陶瓷强化钼合金，是由以下体重量分比的组分组成：氧化铝1.2～6.4％，氧化镧0.5～2.5％，余量为钼及不可避免的杂质。

本发明的稀土陶瓷强化钼合金采用如下方法制备：

1)称取钼酸铵、镧的含氧酸可溶性盐和铝的含氧酸可溶性盐分别配制成溶液；

2)向钼酸铵溶液中加入柠檬酸混合均匀，然后加入配制好的铝盐溶液与镧盐溶液，在80～85℃保温6～8个小时得到湿凝胶；

3)将湿凝胶在120～140℃烘干6～10小时得到干凝胶，然后在540～580℃焙烧得到混合粉末；

4)将混合粉末在520～980℃氢气气氛下还原6～11小时；

5)将还原的混合粉末在400～600MPa压力下制成坯料，将坯料在1700～1900℃氢气气氛下烧结15～18小时，制得钼合金。

步骤2)钼酸铵与柠檬酸的质量比为1∶1.35～4。

步骤1)配制的硝酸铝溶液的质量浓度为30～35％。

步骤1)配制的硝酸镧溶液的质量浓度为20～25％。

步骤4)所述氢气气氛还原为首先在520～560℃氢气气氛下还原反应3～5小时，然后在950～980℃氢气气氛下还原反应2～4小时。

所述镧的含氧酸可溶性盐为硝酸镧、草酸镧、磷酸铝或醋酸镧。

所述铝的含氧酸可溶性盐为硝酸铝、草酸铝、磷酸铝或醋酸铝。

所述钼酸铵为二钼酸铵、四钼酸铵中的一种或其任意组合。

本发明的钼合金，在钼中添加稀土陶瓷不仅可以提高钼合金的再结晶温度和高温抗蠕变性能，而且明显降低钼的塑脆转变温度，增加延伸性，改善钼的室温脆性。氧化铝是一种具有高温稳定性强、硬度高、耐磨性强等优异性能的化合物。本发明的钼合金是在钼金属基体中均匀分布稀土氧化物和氧化铝陶瓷，使得该材料同时具有较高的再结晶温度、高温抗蠕变性能和高温抗磨性。满足了高温抗磨领域对钼合金再结晶温度、力学性能和磨损性能的特殊要求。

本发明钼合金的制备方法中，采用了硝酸镧溶液、硝酸铝溶液与钼酸铵溶液混合，其中加入柠檬酸使络合反应充分，然后将凝胶经干燥、焙烧、还原后得到混合粉末，保证了氧化镧与氧化铝均匀的分散在钼基体中，保证了所得到的氧化铝的颗粒度在0.4～2微米，不影响氧化钼的还原过程。制备过程中所涉及的化学方程式如下所示：

4Al(NO₃)₃→2Al₂O₃+12NO₂+3O₂

4La(NO₃)₃→2La₂O₃+12NO₂+3O₂

MoO₂+2H₂→Mo+2H₂O

MoO₃+2H₂→Mo+3H₂O