[发明专利]一种高温耐氧化抗磨钼合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温耐氧化抗磨钼合金，同时涉及一种该钼合金的制备方法。

背景技术

钼及其合金具有熔点高、高温强度高、高温蠕变速率低、抗热震性能好、抗磨损性和抗腐蚀性能好等优良特性，广泛应用于化工、冶金工业及金属加工及航空航天工业和核能技术等领域。然而，高温抗氧化能力差和焊接性能差等缺点，限制了钼金属及其合金作为结构材料更加广泛的使用。

目前应用的钼合金主要为TZM合金、稀土钼合金、铝硅钾掺杂钼合金，它们各自在不同应用领域表现出优越的性能。随着现代工业的发展，一些特殊应用领域要求材料具有较高的高温硬度和高温耐磨性：如高温抗磨领域，典型的产品如金属压力加工行业用的钼顶头、航空航天用的高温喷管、高温钼舟等。然而传统的钼合金由于缺乏足量的耐磨相抵抗磨损，且高温下在空气中易于氧化，因而高温耐磨性不理想。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有高温耐氧化性和抗磨性的钼合金。

为了实现以上目的，本发明高温耐氧化抗磨钼合金所采用的技术方案是：一种高温耐氧化抗磨钼合金，是由以下重量份的组分组成：Cr 5～15％、Ti 1.0～5.0％、Nb 1.0～5.0％，C 0.25～1.90％，余量为钼及不可避免的杂质。

本发明的高温耐氧化抗磨钼合金采用如下方法制备：

1)根据配方中各组分的重量百分比，取铬粉、TiH₂粉、铌粉、碳粉和钼粉均匀混合，得到混合粉末；

2)将混合粉末在200～250MPa条件下冷等静压制成坯料；

3)将坯料在1780～1850℃的氢气气氛下烧结10～20小时，制得高温耐氧化抗磨钼合金。

步骤1)采用混料机进行混料20～30小时。

所述TiH₂粉采用钛粉替代。

本发明的高温耐氧化抗磨钼合金中，含有大量的耐磨相(TiC、NbC)和铬相，组织中的耐磨相能有效的抵抗磨损，而组织中的铬能有效的抵抗氧化，二者共同作用使制备的钼合金具有优良的高温耐磨性。

本发明高温耐氧化抗磨钼合金的再结晶温度达到1200-1300℃，高温抗蠕变性能是TZM钼合金的1.2～1.5倍，高温强度和硬度是TZM钼合金的1.5-2.0倍，在空气中500℃-800℃条件下的耐磨性为TZM钼合金的1.5-2.0倍。本发明的钼合金配方同时解决了传统钼合金耐磨性与氧化性差的问题，且制备工艺简单、易于控制，用常规的粉末冶金即可制备，因此本发明具有广阔的应用前景。

具体实施方式

实施例1

本实施例的高温耐氧化抗磨钼合金是由以下重量份的组分组成：Cr 8％、Ti 1.0％、Nb3.0％，C 0.25％，余量为钼，杂质含量≤0.1％。

本实施例的高温耐氧化抗磨钼合金的采用如下步骤制备：

1)根据上述的组分质量分数，称取铬粉、TiH₂粉、铌粉，碳粉和钼粉；

2)将上述粉末在混料机进行混料30小时；

3)将混合粉末在压力220MPa条件下冷等静压成形，制成坯料；

4)将成形的坯料在1780℃的氢气气氛下烧结10小时，制得钼合金。

本发明的钼合金再结晶温度1200℃，高温抗蠕变性能是TZM钼合金的1.25倍，高温强度和硬度是TZM钼合金的1.6倍，在空气中600℃条件下的耐磨性为TZM钼合金的1.5倍。

实施例2

本实施例的高温耐氧化抗磨钼合金是由以下重量份的组分组成：Cr 15％、Ti 4.0％、Nb 2.0％，C 1.26％，余量为钼，杂质含量≤0.1％。

本实施例的高温耐氧化抗磨钼合金的采用如下步骤制备：

1)根据上述的组分质量分数，称取铬粉、TiH₂粉、铌粉，碳粉和钼粉；

2)将上述粉末在混料机进行混料20小时；

3)将混合粉末在压力250MPa条件下冷等静压成形，制成坯料；

4)将成形的坯料在1850℃的氢气气氛下烧结15小时，制得钼合金。

本发明技术制备的钼合金再结晶温度1270℃，高温抗蠕变性能是TZM钼合金的1.35倍，高温强度和硬度是TZM钼合金的1.8倍，在空气中500℃条件下的耐磨性为TZM钼合金的1.7倍。

实施例3

本实施例的高温耐氧化抗磨钼合金是由以下重量份的组分组成：Cr 12％、Ti 4.5％、Nb 5.0％，C 1.90％，余量为钼，杂质含量≤0.1％。