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一种高性能钼钪合金的制备方法及高性能钼钪合金


技术摘要:
本发明公开了一种高性能钼钪合金的制备方法及高性能钼钪合金。该方法包括设计材料组成、混料、研磨、填粉、压烧五个步骤。本发明中的第二相与其他稀土氧化物相比,其强化效果好,可以更有效的提升钼合金的硬度,同时有效降低合金在室温时的摩擦损耗;本发明使用SPS烧结  全部
背景技术:
钼是不可再生的重要战略资源,具有熔点高、高温强度高、热膨胀系数小、导热导 电和抗热震性能好、耐热疲劳等特性。钼产品广泛应用于钢铁、有色金属、石油、化工、电子、 国防、航空航天、核工业等领域。但钼金属具有体心立方金属所固有的低温脆性和韧-脆转 变的特点,限制了其作为结构材料更加广泛的使用。通过合金化可以有效改善钼基材料的 性能,但是高温会促进钼合金的晶粒长大,传统的制备方法由于工艺复杂,烧结时间较长, 很难得到细小晶粒的钼合金,这种方法制备的钼合金具有较大的脆性,较低的硬度,其掺杂 的第二相也较为粗大,进一步降低了合金的性能。
技术实现要素:
为了解决现有技术中存在的上述问题,本发明的目的是提供一种具有较高强度和 良好性能钼钪合金的制备方法及钼钪合金。 为达到上述目的,本发明提供的技术方案如下: 一种高性能钼钪合金的制备方法,包括以下步骤: (1)设计材料组成:按照质量分数百分比计,所用材料包括97%~99.5%的Mo和 0.5%~3%的Sc2O3; (2)混料:按照步骤(1)的材料组成,将各组分进行混合得到混合粉末;所述混合粉 末的微观结构为近球形,平均粒度在3-5μm,Mo粉与Sc2O3的质量比为(97~99.5):(0 .5~ 3.0); (3)研磨:将步骤(2)中得到的混合粉末进行研磨,研磨时长为3-7小时,同时填充 保护气氛; (4)填粉:通过一套石墨模具来固定粉末成形,该模具的成分为石墨,无其他杂质, 其包括上压头、下压头和具有测温孔的中空阴模,上压头和下压头的结构相同,均为柱状结 构,石墨阴模为套筒状中空结构,石墨阴模的侧壁上开设有测温孔;将下压头先塞入阴模内 孔中,放入石墨片,然后将步骤(3)中得到的混合粉末填充到阴模内部中的下压头上,同样 放入石墨片,再将上压头从阴模上方塞入内孔中,通过上压头和下压头将混合金属粉末压 紧; (5)压烧:将步骤(4)中得到的待烧结模具置入放电等离子烧结系统的炉膛中,抽 取炉内空气至真空状态;接着,调整压力系统,使压头对模具保持恒定压力;随后通入电流 对金属粉末进行烧结,得到Mo-Sc2O3合金。 更进一步的,所述上压头和下压头均为直径30mm、高35mm的圆柱状结构,石墨阴模 为外径60mm、内径30mm、高50mm的套筒状中空结构,石墨阴模在中间高度位置开设有直径 3 CN 111593221 A 说 明 书 2/5 页 4mm、深度5mm的测温孔,所述石墨片为直径30mm的石墨圆片。 更进一步的,研磨时球料比为10:1,球磨速度为200-300r/min,正反交互球磨。 更进一步的,在研磨过程中加入无水乙醇。 更进一步的,所述石墨模具与石墨圆片的成分相同,均不含有其他杂质。 更进一步的,烧结前将烧结炉内部封闭并抽真空至真空度小于1.0×10-1Pa,设定 的机械压力为30MPa,烧结温度为1400℃~1500℃,优选温度为1400℃,升温降温速率为 110-125℃/min。 更进一步的,烧结温度为1400℃。 一种高性能钼钪合金,是根据上述的制备方法得到的Mo-Sc2O3合金。 本发明的有益效果如下: (1)本发明中的第二相与其他稀土氧化物相比,其强化效果好,可以更有效的提升 钼合金的硬度,同时有效降低合金在室温时的摩擦损耗。 (2)本发明使用SPS烧结,可以提高烧结效率,降低烧结时间和烧结温度,一定程度 上减少了钼晶粒长大的时间,起到了进一步细化晶粒的作用。 (3)采用本发明所述的方法制备的Mo-Sc2O3合金在室温下其硬度得到提高。 附图说明 图1是本发明的烧结工艺流程图; 图2是本发明的烧结工艺曲线图; 图3是实例1、实例2、实例3、实例4的扫描电镜图像。
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