[发明专利]一种TZM合金材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于TZM合金材料制备技术领域，具体涉及一种TZM合金材料的制备方法。

背景技术

钼是具有战略意义的稀有金属，具有高的熔点、良好的导电、导热性、低的膨胀系数、极好的抗热震性能以及耐热疲劳性能，被广泛用作高温材料。但是纯钼的再结晶温度低、脆性大和室温强度低等缺点，使其应用受到了很大的限制。

TZM合金克服了纯钼的缺点，具有高的再结晶温度以及良好的高温强度、高温蠕变和高温持久性能，因而在高温领域得到了广泛的应用。在军事工业，TZM合金用作鱼雷发动机中的配气阀体、火箭喷嘴、燃气管道、喷管喉衬；在冶金工业，TZM合金用作高温炉中的发热体、隔热屏、支撑架、舟皿和料盘等；在金属加工工业，TZM合金用作黑色金属和铜合金压的铸模具，钛合金管、G20钢管的挤压模具以及钛合金、高温合金等先进难变形材料的等温锻造模具；在电子电气工业，TZM合金用作电子管阴极、栅极、高压整流元件、半导体薄膜集成电路等。迄今为止，TZM合金成为使用最为普遍的钼基合金。

目前，关于TZM合金制备方法的研究已有很多，大多局限于以氢化钛、氢化锆作为添加剂，关于以碳化钛、碳化锆作为添加剂制备TZM合金的资料尚未见报导。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种TZM合金材料的制备方法。该方法采用在合金粉末中直接加入碳化物强化相，减少了合金烧结过程中碳元素的损失，同时采用真空烧结与氢气烧结相结合的方法，控制合金烧结过程合金元素的变化趋势，进而实现降低氧含量的目的，制备的TZM合金材料化学成分均匀，在保证碳含量的同时，氧含量可控制在250ppm以下，符合标准ASTM386和ASTM387。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种TZM合金材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将钼粉、添加粉末、辅助添加粉末和碳粉置于混料机中混合均匀，得到合金粉末；所述添加粉末为碳化钛和/或碳化锆；所述辅助添加粉末为氢化钛和/或氢化锆；所述合金粉末中添加粉末的质量百分含量为0.07%～0.84%，辅助添加粉末的质量百分含量为0%～0.56%，碳粉的质量百分含量为0%～0.1%，并控制合金粉末中钛的质量百分含量为0.41%～0.56%，锆的质量百分含量为0.062%～0.124%；

步骤二、将步骤一中所述合金粉末压制成压坯；

步骤三、将步骤二中所述压坯置于烧结炉中，先在真空条件下对烧结炉进行加热，待炉内温度升至1500℃～1850℃时，保温3h～5h，然后向烧结炉内通入氢气，继续升温至1950℃～2200℃，保温烧结5h～10h，随炉冷却得到TZM合金材料。

上述的一种TZM合金材料的制备方法，步骤一中所述钼粉、添加粉末和辅助添加粉末的费氏粒度均为2.0μm～5.0μm，所述碳粉为325目以下碳粉。

上述的一种TZM合金材料的制备方法，步骤一中所述混料机为三维混料机，所述混合的时间为1h～24h。

上述的一种TZM合金材料的制备方法，步骤一中所述合金粉末中添加粉末的质量百分含量为0.51%～0.84%。

上述的一种TZM合金材料的制备方法，步骤一中所述合金粉末中辅助添加粉末的质量百分含量为0%～0.126%。

上述的一种TZM合金材料的制备方法，步骤一中所述合金粉末中碳粉的质量百分含量为0%～0.04%。

上述的一种TZM合金材料的制备方法，步骤二中所述压制的压力为150MPa～450MPa，保压时间为0.1min～10min。

上述的一种TZM合金材料的制备方法，步骤三中所述氢气的流量为60L/h～80L/h。

上述的一种TZM合金材料的制备方法，步骤三中所述烧结炉内升温和保温的总时间为25h～40h。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明采用在合金粉末中直接加入碳化物强化相，减少了合金烧结过程中碳元素的损失，同时采用真空烧结与氢气烧结相结合的方法，控制合金烧结过程合金元素的变化趋势，进而实现降低氧含量的目的。

2、采用本发明制备的TZM合金材料在保证碳含量的同时，氧含量可控制在250ppm以下，明显优于单纯以氢化物作为添加剂制备的TZM合金。

3、采用本发明的方法制备的TZM合金材料化学成分均匀、氧含量符合标准ASTM386和ASTM387。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明