专利名称：一种碳氧分布均匀的大规格粉末冶金tzm坯料制备方法
技术领域：
本发明属于TZM钼合金坯料制备技术领域，尤其是涉及一种碳氧分布均勻的大规 格粉末冶金TZM坯料制备方法。
背景技术：
TZM钼合金是钼基合金中常用的一种钼合金，具有优良的高温强度、良好的导电性 和热膨胀性能，因而在高温结构件、宇航工业、电子工业和玻璃制造业均有很广泛的用途。 TZM钼合金的常用制备方法有电弧熔炼法和粉末冶金法。其中，电弧熔炼法是用电弧将纯钼 熔化，再按重量百分比添加一定量的钛、锆等合金元素，然后用常规的铸造方法得到TZM合 金；而粉末冶金法则是用高纯钼粉与TiH2粉、ZrH2粉及石墨粉按比例均勻混合后经冷等静 压成形，然后在保护气氛或真空下高温烧结，得到TZM坯料。粉末冶金法可以节省真空自耗 电弧炉、大型挤压机以及相应的高温加热炉等大型设备，使制备工序简化，生产周期缩短， 消耗降低，生产能力及成品率得以提高，因此成本大大降低。虽然粉末冶金方法制备的TZM合金成本较低，但是与真空熔炼获得的TZM相比，氧 元素等杂含量偏高。因而，为降低氧含量，人们做了许多研究。2004年10月27日公开的发 明专利申请CN1540017A中公开了一种采用高碳钼粉、氢化钛和氢化锆经混合和真空烧结 制备低氧TZM钼合金棒材的方法，所制备的TZM棒材中氧含量降低到300ppm 500ppm，且 该制备方法的原理是利用碳在真空和高温下还原金属氧化物生成一氧化碳气体，以降低氧 含量。2007年5月16月公开的发明专利申请CN196911A中披露了一种采用超细的氢化钛 和氢化锆粉末及炭黑粉，经均勻混粉和真空烧结制备高性能TZM钼合金的方法，所制备TZM 钼合金中的氧含量可降低到200ppm左右。随着科学技术的发展，实际中应用的零件尺寸越来越大，要求使用更大规格的TZM 钼合金坯料来制备零件，研究发现经真空碳脱氧和高温烧结后，材料的心部化学成分与表 层有一定差异，对于较大尺寸的坯料尤为显著。例如直径为150mm的烧结坯料，在表层氧含 量降到200ppm时，心部的氧含量可能仍在350 600ppm ；同时，碳元素同氧元素有相似的 宏观分布规律，心部含量较高，表层含量较低。现在，虽然TZM钼合金坯料近表层部分的氧含量达到较低水平，但心部的氧含量 偏高会导致整个坯料不符合要求。高的氧含量影响材料真空下的气体挥发率，氧含量的不 均勻使得材料的加工性能变差，并影响材料加工后的机械性能，导致零件的性能变差。与氧 含量分布规律相似的碳元素，将加剧因成分不均勻导致的材料性能的差异。因此，在大规格 材料制备过程中，减小材料心部和表层的氧、碳含量差异，是很有必要的。在真空烧结过程中，固体碳还原金属氧化物产生一氧化碳，从坯料表面逸出。然而 此反应是由扩散控制的固-固反应，反应速度慢，不同部位的反应产物要通过孔隙向表面 扩散，扩散距离和速度会影响反应的进程。在1300°C以上粉末冶金钼合金开始较快的致密 化，真空碳还原金属氧化物的过程由于扩散通道的逐渐堵塞，导致烧结坯料中反应的还原 产物气体逸出不畅，封闭空间内部产物气体的压力升高。由范德霍夫(Van’t Hoff)等温方程Δ々=A/^+lnf可知，只有将反应温度升高才能使反应继续进行。随着坯料致密
度的提高，通过固体扩散扩散来实现脱氧反应将越来越困难；不当的烧结工艺将导致内部 脱氧反应进行不完全，而表层进行的较为彻底。宏观则表现出烧结坯料靠近表层的氧、碳较 低，但是靠近心部的则碳氧含量较高。对于大规格的坯料，这一差别更加明显。因此，要制 备大规格高性能的低氧粉末冶金TZM仅采用真空烧结的工艺是不够的。
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中的不足，提供一种碳氧分布 均勻的大规格粉末冶金TZM坯料制备方法，其设计合理、操作简便且使用效果好，所制备的 规格较大TZM坯料中心和表面的碳元素含量可控制到接近一致的水平，TZM坯料心部和表 层的氧元素同样可降低到较低水平。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种碳氧分布均勻的大规格粉 末冶金TZM坯料制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤步骤一、原料称取分别对氢化钛粉末、氢化锆粉末、碳黑粉末和钼粉四种原料进 行称取，其中所称取的氢化钛粉末、氢化锆粉末、碳黑粉末和钼粉的质量占四种原料总质量 的百分比分别为 0. 4% 0. 55%,0. 06% 0. 12%,0. 04% 0. 和 99. 5% 99. 23% ；步骤二、混粉在真空或惰性保护气氛下分两次对所称取的四种原料进行混合，且 其混粉过程如下201、将所称取的氢化钛粉末、氢化锆粉末和碳黑粉末混合后制得混合粉，再在所 述混合粉中加入易挥发有机溶剂并均勻搅拌后制得悬浊液；且每IOOg所述混合粉中所加 入易挥发性有机溶剂的量为200ml 500ml ；202、将所称取的钼粉分两次加到所述悬浊液中并进行均勻混合搅拌，其中第一次 加入所述悬浊液中的钼粉的质量占四种原料总质量的百分比为5% 20%，且第一次加入 钼粉后进行均勻混合搅拌的时间为20min 2h ；待第一次混合搅拌结束后获得混合料，再 将剩余钼粉第二次加入到所述混合料中并进行充分混合搅拌，获得混合合金粉，且第二次 加入钼粉后进行充分混合搅拌的时间为Ih 24h ；步骤三、冷等静压成型将充分混合后的混合合金粉装入冷等静压模具进行压强 为1. 80t/cm2 2. 2t/cm2的冷等静压压制，制得粉末压坯，且保压时间为0. 5min 4min ；步骤四、分段保温烧结处理，采用真空烧结炉且分三个阶段对所述粉末压坯进行 烧结处理，其过程如下401、第一阶段升温过程将所述真空烧结炉内部温度由室温不断升至T1,升温速 率为2°C /min 8 V /min，且第一阶段升温过程中所述真空烧结炉内部的真空度为P1，其 中 ICT1Pa 彡 P1 < 2 X IO-3Pa, T1 为 1000°C 士 50°C ；第一阶段升温过程中，当所述真空烧结炉内部温度升至450°C 500°C且所述真 空烧结炉内部的真空度降至P2时停止升温，并进入第一次保温阶段，待保温至所述真空烧 结炉内部真空度上升至P1后再继续进行升温，其中10°Pa彡P2 < IO-1Pa ；402、第二阶段升温过程将所述真空烧结炉内部温度由T1不断升至T2，升温速率 为2°C /min 6V /min，且第二阶段升温过程中所述真空烧结炉内部的真空度为P3，其中P3 ( 2 X l(T2Pa，T2 为 19502100°C ；第二阶段升温过程中，当所述真空烧结炉内部温度分别升至1100°C 1300°C、 1400°C 1600°C和1700°C 1900°C且所述真空烧结炉内部的真空度降至2X 10_2Pa以下 时停止升温，并相应分别进入第二次保温阶段、第三次保温阶段和第四次保温阶段，保温结 束后再继续进行升温；第二次保温阶段、第三次保温阶段和第四次保温阶段的保温时间均 为2h 10h，且所述粉末压坯的尺寸越大，保温时间越长；第二次保温阶段、第三次保温阶 段和第四次保温阶段结束后，所述真空烧结炉内部的真空度均应上升到2X10_2Pa以上；403、高温烧结在温度T2下对所述粉末进行高温烧结，高温烧结时间为4h IOh 且所述粉末压坯的尺寸越大，高温烧结时间越长。上述一种碳氧分布均勻的大规格粉末冶金TZM坯料制备方法，其特征是步骤四 中所述真空烧结炉的冷态极限真空度小于2X 10_3Pa。上述一种碳氧分布均勻的大规格粉末冶金TZM坯料制备方法，其特征是步骤一 中所述的钼粉为对高温钼粉原料进行高温还原后制得的高温还原钼粉，所述高温钼粉原料 为仲钼酸铵或二钼酸铵，且高温还原温度为950°C 1300°C。上述一种碳氧分布均勻的大规格粉末冶金TZM坯料制备方法，其特征是所述高 温还原温度为iioo°c i2oo°c。上述一种碳氧分布均勻的大规格粉末冶金TZM坯料制备方法，其特征是步骤一 中所述钼粉的氧含量为500ppm以下且费氏平均粒度为3 μ m 5. 5 μ m。上述一种碳氧分布均勻的大规格粉末冶金TZM坯料制备方法，其特征是所述钼 粉的氧含量为200ppm 500ppm。上述一种碳氧分布均勻的大规格粉末冶金TZM坯料制备方法，其特征是步骤201 所述的在混合粉中加入易挥发有机溶剂并均勻搅拌时，搅拌速度为lOOr/min 250r/min。上述一种碳氧分布均勻的大规格粉末冶金TZM坯料制备方法，其特征是步骤一 中所称取的氢化钛粉末和氢化锆粉末均为经湿法搅拌球磨机球磨而成的粉末，且氢化钛粉 末和氢化锆粉末中95%重量的粉末粒度均小于1 μ m。上述一种碳氧分布均勻的大规格粉末冶金TZM坯料制备方法，其特征是步骤201 中所述的易挥发性有机溶剂为无水乙醇、甲醇或丙酮。上述一种碳氧分布均勻的大规格粉末冶金TZM坯料制备方法，其特征是步骤二 中所述的惰性保护气氛为为N2或Ar2。本发明与现有技术相比具有以下优点1、设计合理，制备方法简单、操作方便且质量易于控制。2、高温还原的钼粉具有较大的颗粒和较低的氧含量；采用近球形、颗粒均勻且流 动性好的钼粉，易于获得内外密度一致性好的大规格压坯，压坯的孔隙均勻，贯通性好，为 烧结时坯料内部脱氧反应后的气态产物逸出提供了有利条件。3、超细的合金粉和有机分散剂的使用，减少了各种合金元素粉末的团聚；分步混 粉混粉增加了混粉的均勻性；真空和保护气体下混粉减少了混粉过程的增氧。这些措施减 少了坯料的初始氧含量，并使得碳、钛与锆合金元素更均勻的分布于钼基体中，减少了烧结 过程元素需要扩散的距离和时间。4、高真空下烧结可以降低体系化学反应进行最低的温度，减小升温致密化造成产物气体逸出的障碍；采取根据真空度估算反应气体分压，热力学计算反应进行最低温度后， 设定适当的保温温度，并根据扩散距离设定保温时间，可以充分发挥固体碳的脱氧作用，使 得内部反应有条件充分进行。5、经过多次保温后的高温烧结处理可以保证坯料的最终密度及成分扩散的均勻 性。6、所制备的大规格TZM坯料的心部氧含量在30ppm 250ppm，心部和表层下5mm 出的碳含量偏差小于30%。7、使用效果好，能制备出多种大规格的TZM坯料，坯料的直径可达到120mm 250mmo8、适用面广且实用价值高，通过选用高温还原钼粉，均勻混粉，控制低温烧结的保 温温度和时间，最后经过高温烧结，所得TZM坯料中心和表面的碳元素含量差异小，坯料心 部的氧元素和表面同样可降低到较低水平，并且所制得TZM坯料可用于制备低氧含量高性 能的大规格TZM零部件。综上所述，本发明设计合理、操作简便且使用效果好，所制备的TZM坯料中心和表 面的碳元素含量可控制到接近一致的水平，且坯料心部和表层的氧元素同样均可降低到较 低水平，所制得的坯料可用于制备低氧含量的大规格TZM加工材，因而实用价值非常高，能 有效克服现有TZM坯料存在的内部氧、碳含量偏高、化学成分一致性差等缺点，本发明具有 烧结后所制得TZM坯料的成分内外一致性好，氧含量及碳含量均勻、所制备TZM坯料规格较 大等优点。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。
图1为本发明的制备方法流程图。
具体实施例方式如图1所示的一种碳氧分布均勻的大规格粉末冶金TZM坯料制备方法，包括以下 步骤步骤一、原料称取分别对氢化钛粉末、氢化锆粉末、碳黑粉末和钼粉四种原料进 行称取，其中所称取的氢化钛粉末、氢化锆粉末、碳黑粉末和钼粉的质量占四种原料总质量 的百分比分别为 0. 4%~ 0. 55%,0. 06% 0. 12%,0. 04% 0. 和 99. 5%~ 99. 23%。实际制备过程中，所述钼粉为对高温钼粉原料进行高温还原后制得的高温还原钼 粉，所述高温钼粉原料为仲钼酸铵或二钼酸铵，且高温还原温度为950°C 1300°C，并且优 选的高温还原温度为iioo°c 1200°C。实际制备时，也可以选用仲钼酸铵与二钼酸铵之外 的其它原料作为高温钼粉原料，并根据实际具体需要对高温钼粉原料的高温还原温度进行 调整。实际制备过程中，优选大颗粒的非团结二钼酸铵作为高温钼粉原料。另外，高温还原 而成的钼粉的氧含量为500ppm以下且费氏平均粒度为3 μ m 5. 5 μ m，所述钼粉的氧含量 优选200ppm 500ppm且其费氏平均粒度为3. 5 μ m 4. 8 μ m，并且钼粉的形貌为近球形。 因而，本发明中所选用高温还原的钼粉为具有较高的流动性、粒度分布较窄且粒度均勻的 近球形钼粉。高温还原钼粉具有较大的颗粒和较低的氧含量；采用近球形、颗粒均勻且流动性好的钼粉，易于获得内外密度一致性好的大规格压坯，压坯的孔隙均勻，贯通性好，为烧 结时坯料内部脱氧反应后的气态产物逸出提供了有利条件。所称取的氢化钛粉末和氢化锆粉末均为经湿法搅拌球磨机球磨而成的粉末，且氢 化钛粉末和氢化锆粉末中95%重量的粉末粒度均小于1 μ m。也就是说，所称取的氢化钛粉 末中95%重量的粉末粒度均小于1 μ m，且所称取的氢化锆粉末中95%重量的粉末粒度均 小于1 μ m，则所称取的氢化钛粉末和氢化锆粉末均为超细粉末。步骤二、混粉在真空或惰性保护气氛下分两次对所称取的四种原料进行混合，且 其混粉过程如下201、将所称取的氢化钛粉末、氢化锆粉末和碳黑粉末混合后制得混合粉，再在所 述混合粉中加入易挥发有机溶剂并均勻搅拌后制得悬浊液。且每IOOg所述混合粉中所加 入易挥发性有机溶剂的量为200ml 500ml ；实际进行混粉时，在混合粉中加入易挥发有机溶剂并均勻搅拌时，搅拌速度为 100r/min 250r/min。所加入易挥发性有机溶剂为无水乙醇、甲醇、丙酮以及其它多种类 型的易挥发性有机溶剂，实际操作过程中，可以根据实际需要及库存量，选择对应的易挥发 性有机溶剂。202、将所称取的钼粉分两次加到所述悬浊液中并进行均勻混合搅拌，其中第一次 加入所述悬浊液中的钼粉的质量占四种原料总质量的百分比为5% 20%，且第一次加入 钼粉后进行均勻混合搅拌的时间为20min 2h ；待第一次混合搅拌结束后，再将剩余钼粉 第二次加入到所述悬浊液中并进行充分混合搅拌，获得混合合金粉，且第二次加入钼粉后 进行充分混合搅拌的时间为Ih 24h。步骤三、冷等静压成型将充分混合后的混合合金粉装入冷等静压模具进行压强 为1. 80t/cm2 2. 2t/cm2的冷等静压压制，制得粉末压坯，且保压时间为0. 5min 4min。步骤四、分段保温烧结处理，采用真空烧结炉且分三个阶段对所述粉末压坯进行 烧结处理，其过程如下401、第一阶段升温过程将所述真空烧结炉内部温度由室温不断升至T1,升温速 率为2°C /min 8 V /min，且第一阶段升温过程中所述真空烧结炉内部的真空度为P1，其 中 ICT1Pa 彡 P1 < 2 Xl(T3Pa，T1 为 1000°C 士 50°C。第一阶段升温过程中，当所述真空烧结炉内部温度升至450°C 500°C且所述真 空烧结炉内部的真空度降至P2时停止升温，并进入第一次保温阶段，待保温至所述真空烧 结炉内部真空度上升至P1后再继续进行升温，其中10°Pa彡P2 < KT1Patj402、第二阶段升温过程将所述真空烧结炉内部温度由T1不断升至T2，升温速率 为2°C /min 6°C /min，且第二阶段升温过程中所述真空烧结炉内部的真空度为P3，其中 P3 ( 2X l(T2Pa，T2 为 19502100"C。第二阶段升温过程中，当所述真空烧结炉内部温度分别升至1100°C 1300°C、 1400°C 1600°C和1700°C 1900°C且所述真空烧结炉内部的真空度降至2X 10_2Pa以下 时停止升温，并相应分别进入第二次保温阶段、第三次保温阶段和第四次保温阶段，保温结 束后再继续进行升温；第二次保温阶段、第三次保温阶段和第四次保温阶段的保温时间均 为2h 10h，且所述粉末压坯的尺寸越大，保温时间越长；第二次保温阶段、第三次保温阶 段和第四次保温阶段结束后，所述真空烧结炉内部的真空度均应上升到2X10_2Pa以上。
403、高温烧结在温度T2下对所述粉末进行高温烧结，高温烧结时间为4h IOh 且所述粉末压坯的尺寸越大，高温烧结时间越长。实际进行高温烧结时，所选用真空烧结炉的冷态极限真空度小于2X 10_3Pa。实施例1本实施例中，以仲钼酸铵为高温钼粉原料且在1100°C高温还原温度下制得钼粉， 且所制得钼粉的费氏粒度为3. 5 μ m 4. 8 μ m，氧含量为200ppm 500ppm，所选取的氢化 钛粉末和氢化锆粉末均为经湿法搅拌球磨机球磨而成的粉末且氢化钛粉末和氢化锆粉末 中95%重量的粉末粒度均小于1 μ m。本实施例中，TZM坯料的制备过程如下步骤一、称取钼粉30千克，氢化钛150克， 氢化锆30克，碳黑18克。步骤二、混粉首先，将所称取的氢化钛粉末、氢化锆粉末和碳黑 粉末混合后制得混合粉，再在所述混合粉中加入400ml酒精并均勻搅拌后制得悬浊液，在 混合粉中加入易挥发有机溶剂并均勻搅拌时，搅拌速度为lOOr/min ；接着，在所制得悬浊 液中加入3千克钼粉且在蝶形混粉机上混合20分钟，然后加入其余27千克钼粉在V型混 料机中混合，混料时间为24小时，步骤二中对所称取的四种原料进行混粉时均在真空保护 气氛下进行。步骤三、选用直径190mm的胶套对充分混合后的混合合金粉进行冷等静压成 型，首先进行装粉，且装粉完成后进行压强2. 2t/cm2且保压时间2分钟的等静压压制成型， 制得粉末压坯。步骤四、分段保温烧结处理，采用真空烧结炉且分三个阶段对所述粉末压坯进行 烧结处理，其过程如下401、第一阶段升温过程将所述真空烧结炉内部温度由室温不断 升至T1,升温速率为6°C /min,且第一阶段升温过程中所述真空烧结炉内部的真空度为P1, 其中KT1Pa彡P1 < 2X10^,^为1000°C 士50°C，实际进行制备时，可根据需要对真空度 P1和温度T1进行具体设定；且第一阶段升温过程中，当所述真空烧结炉内部温度升至450°C 时所述真空烧结炉内部的真空度降至P2时停止升温，并进入第一次保温阶段，待保温至所 述真空烧结炉内部真空度上升至P1后再继续进行升温，其中10° 3彡己<10_中&;402、第二 阶段升温过程将所述真空烧结炉内部温度由T1不断升至T2，升温速率为6°C /min，且第二 阶段升温过程中所述真空烧结炉内部的真空度为P3，其中P3彡2 X IO-2Pa, T2为1980°C ；第二 阶段升温过程中，当所述真空烧结炉内部温度分别升至120(TC、155(TC和1750°C且所述真 空烧结炉内部的真空度降至2 X ICT2Pa以下时停止升温，并相应分别进入第二次保温阶段、 第三次保温阶段和第四次保温阶段，保温结束后再继续进行升温；第二次保温阶段、第三次 保温阶段和第四次保温阶段的保温时间均为2h，且所述粉末压坯的尺寸越大，保温时间越 长；第二次保温阶段、第三次保温阶段和第四次保温阶段结束后，所述真空烧结炉内部的真 空度均应上升到2X10_2Pa以上；403、高温烧结在温度T2 (即1980°C )下对所述粉末进行 高温烧结，高温烧结时间为5h且所述粉末压坯的尺寸越大，高温烧结时间越长。实际进行 高温烧结时，所选用真空烧结炉的冷态极限真空度小于2X 10_3Pa。综上，本实施例中，步骤四中在真空感应炉中进行烧结时，多段保温过程为450°C 温度下保温2小时、1200°C温度下保温2小时、1550°C温度下保温2小时且1750°C温度下保 温2小时，最后在高温烧结温度1980°C下，保温时间5小时。烧结后所获得TZM坯料的直 径为130_，其心部和表层的密度分别为9. 60g/cm3和9. 63g/cm3。烧结后所获得TZM材料 内外(分别在心部和表层下5mm取样)的碳含量分别为0.030%和0.027%;内外氧含量为0. 010%和0. 008% ；坯料钛含量为0. 48%，锆含量为0. 09%。实施例2本实施例中，本实施例中，以二钼酸铵为高温钼粉原料且在1200°C高温还原温度 下制得钼粉，且所制得钼粉的费氏粒度为3. 5 μ m 4. 8 μ m，氧含量为200ppm 500ppm，所 选取的氢化钛粉末和氢化锆粉末均为经湿法搅拌球磨机球磨而成的粉末且氢化钛粉末和 氢化锆粉末中95%重量的粉末粒度均小于1 μ m。本实施例中，TZM坯料的制备过程如下步骤一、称取钼粉80千克，氢化钛400克， 氢化锆80克，碳黑45克。步骤二、混粉首先，将所称取的氢化钛粉末、氢化锆粉末和碳黑 粉末混合后制得混合粉，再在所述混合粉中加入1500ml酒精并均勻搅拌后制得悬浊液，在 混合粉中加入易挥发有机溶剂并均勻搅拌时，搅拌速度为150r/min ；接着，在所制得悬浊 液内混入5千克钼粉后加入球磨机中混合，球料比1 3，混料时间为2小时，再加入其余 75千克钼粉在ν型混粉机上混合20小时，步骤二中对所称取的四种原料进行混粉时均在N2 保护气氛下进行。步骤三、选用直径270mm的胶套对充分混合后的混合合金粉进行冷等静 压成型，首先进行装粉，且装粉完成后进行压强2. It/cm2且保压时间3分钟的等静压压制 成型，制得粉末压坯。步骤四、分段保温烧结处理，采用真空烧结炉且分三个阶段对所述粉末压坯进行 烧结处理，其过程如下401、第一阶段升温过程将所述真空烧结炉内部温度由室温不断 升至T1,升温速率为5°C /min,且第一阶段升温过程中所述真空烧结炉内部的真空度为P1, 其中KT1Pa彡P1 < 2X10^,^为1000°C 士50°C，实际进行制备时，可根据需要对真空度 P1和温度T1进行具体设定；且第一阶段升温过程中，当所述真空烧结炉内部温度升至450°C 时所述真空烧结炉内部的真空度降至P2时停止升温，并进入第一次保温阶段，待保温至所 述真空烧结炉内部真空度上升至P1后再继续进行升温，其中10° 3彡己<10_中&;402、第二 阶段升温过程将所述真空烧结炉内部温度由T1不断升至T2，升温速率为5°C /min，且第二 阶段升温过程中所述真空烧结炉内部的真空度为P3，其中P3彡2 X IO-2Pa, T2为2050°C ；第 二阶段升温过程中，当所述真空烧结炉内部温度分别升至1200°C、160(TC和1750°C且所述 真空烧结炉内部的真空度降至2X ICT2Pa以下时停止升温，并相应分别进入第二次保温阶 段、第三次保温阶段和第四次保温阶段，保温结束后再继续进行升温；第二次保温阶段保温 时间均为3h，第三次保温阶段的保温时间均为4h，第四次保温阶段的保温时间均为2h，且 所述粉末压坯的尺寸越大，保温时间越长；第二次保温阶段、第三次保温阶段和第四次保温 阶段结束后，所述真空烧结炉内部的真空度均应上升到2X10_2Pa以上；403、高温烧结在 温度T2 (即2050°C )下对所述粉末进行高温烧结，高温烧结时间为6h且所述粉末压坯的尺 寸越大，高温烧结时间越长。实际进行高温烧结时，所选用真空烧结炉的冷态极限真空度小 于 2Xl(T3Pa。综上，本实施例中，步骤四中在真空感应炉中进行烧结时，多段保温过程为450°C 温度下保温3小时、1200°C温度下保温3小时、1600°C温度下保温4小时且1750°C温度下保 温2小时，最后在高温烧结温度2050°C下，保温时间6小时。烧结后所获得TZM坯料的直 径为185mm，其心部和表层的密度分别为9. 61g/cm3和9. 63g/cm3。烧结后所获得TZM材料 内外(分别在心部和表层下5mm取样)的碳含量分别为0.025%和0.021%;内外氧含量为 0. 016%和0. 013% ；坯料钛含量为0. 51%，锆含量为0. 09%。
实施例3本实施例中，与实施例1不同的是以仲钼酸铵为高温钼粉原料且在1000°C高温 还原温度下制得钼粉，且所制得钼粉的费氏粒度为3. 0 μ m 3. 5 μ m，氧含量为200ppm 500ppm，所选取的氢化钛粉末和氢化锆粉末均为经湿法搅拌球磨机球磨而成的粉末且氢化 钛粉末和氢化锆粉末中95%重量的粉末粒度均小于1 μ m。本实施例中，TZM坯料的制备过程如下步骤一、称取钼粉99. 5千克，氢化钛400 克，氢化锆60克，碳黑40克。步骤二、混粉首先，将所称取的氢化钛粉末、氢化锆粉末和碳 黑粉末混合后制得混合粉，再在所述混合粉中加入1200ml甲醇并均勻搅拌后制得悬浊液， 在混合粉中加入易挥发有机溶剂并均勻搅拌时，搅拌速度为200r/min ；接着，在所制得悬 浊液中加入5千克钼粉且在蝶形混粉机上混合lh，然后加入其余94. 5千克钼粉在V型混 料机中混合，混料时间为18小时，步骤二中对所称取的四种原料进行混粉时均在Ar2保护 气氛下进行。步骤三、选用直径190mm的胶套对充分混合后的混合合金粉进行冷等静压成 型，首先进行装粉，且装粉完成后进行压强2. Ot/cm2且保压时间4分钟的等静压压制成型， 制得粉末压坯。步骤四、分段保温烧结处理，采用真空烧结炉且分三个阶段对所述粉末压坯进行 烧结处理，其过程如下401、第一阶段升温过程将所述真空烧结炉内部温度由室温不断 升至T1,升温速率为4°C /min,且第一阶段升温过程中所述真空烧结炉内部的真空度为P1, 其中KT1Pa彡P1 < 2X10^,^为1000°C 士50°C，实际进行制备时，可根据需要对真空度 P1和温度T1进行具体设定；且第一阶段升温过程中，当所述真空烧结炉内部温度升至475°C 时所述真空烧结炉内部的真空度降至P2时停止升温，并进入第一次保温阶段，待保温至所 述真空烧结炉内部真空度上升至P1后再继续进行升温，其中10° 3彡己<10_中&;402、第二 阶段升温过程将所述真空烧结炉内部温度由T1不断升至T2，升温速率为4°C /min，且第二 阶段升温过程中所述真空烧结炉内部的真空度为P3，其中P3彡2 X IO-2Pa, T2为1950°C ；第二 阶段升温过程中，当所述真空烧结炉内部温度分别升至1100°C、140(rC和1750°C且所述真 空烧结炉内部的真空度降至2 X ICT2Pa以下时停止升温，并相应分别进入第二次保温阶段、 第三次保温阶段和第四次保温阶段，保温结束后再继续进行升温；第二次保温阶段、第三次 保温阶段和第四次保温阶段的保温时间均为10h，且所述粉末压坯的尺寸越大，保温时间越 长；第二次保温阶段、第三次保温阶段和第四次保温阶段结束后，所述真空烧结炉内部的真 空度均应上升到2X10_2Pa以上；403、高温烧结在温度T2 (即1950°C )下对所述粉末进行 高温烧结，高温烧结时间为IOh且所述粉末压坯的尺寸越大，高温烧结时间越长。实际进行 高温烧结时，所选用真空烧结炉的冷态极限真空度小于2X 10_3Pa。综上，本实施例中，步骤四中在真空感应炉中进行烧结时，多段保温过程为475°C 温度下保温4小时、1100°C温度下保温10小时、1400°C温度下保温10小时且1700°C温度下 保温10小时，最后在高温烧结温度1950°C下，保温时间10小时。本实施例中，其余制备步 骤和工艺参数均与实施例1相同。实施例4本实施例中，与实施例1不同的是以仲钼酸铵为高温钼粉原料且在950°C高温 还原温度下制得钼粉，且所制得钼粉的费氏粒度为4. 0 μ m 5. 5 μ m，氧含量为200ppm 500ppm，所选取的氢化钛粉末和氢化锆粉末均为经湿法搅拌球磨机球磨而成的粉末且氢化钛粉末和氢化锆粉末中95%重量的粉末粒度均小于1 μ m。本实施例中，对TZM坯料进行制备时，与实施例1不同的是本实施例中，TZM坯料 的制备过程如下步骤一、称取钼粉99. 23千克，氢化钛550克，氢化锆120克，碳黑100克。 步骤二、混粉首先，将所称取的氢化钛粉末、氢化锆粉末和碳黑粉末混合后制得混合粉，再 在所述混合粉中加入3850ml丙醇并均勻搅拌后制得悬浊液，在混合粉中加入易挥发有机 溶剂并均勻搅拌时，搅拌速度为250r/min ；接着，在所制得悬浊液中加入20千克钼粉且在 蝶形混粉机上混合2h，然后加入其余79. 23千克钼粉在V型混料机中混合，混料时间为10 小时。步骤三、选用直径190mm的胶套对充分混合后的混合合金粉进行冷等静压成型，首先 进行装粉，且装粉完成后进行压强1. 9t/cm2且保压时间3. 5分钟的等静压压制成型，制得 粉末压坯。步骤四、分段保温烧结处理，采用真空烧结炉且分三个阶段对所述粉末压坯进行 烧结处理，其过程如下401、第一阶段升温过程将所述真空烧结炉内部温度由室温不断 升至T1,升温速率为3°C /min,且第一阶段升温过程中所述真空烧结炉内部的真空度为P1, 其中KT1Pa彡P1 < IXlO-3PaJ1为1000°C 士50°C，实际进行制备时，可根据需要对真空度 P1和温度T1进行具体设定；且第一阶段升温过程中，当所述真空烧结炉内部温度升至480°C 时所述真空烧结炉内部的真空度降至P2时停止升温，并进入第一次保温阶段，待保温至所 述真空烧结炉内部真空度上升至P1后再继续进行升温，其中10° 3彡己<10_中&;402、第二 阶段升温过程将所述真空烧结炉内部温度由T1不断升至T2，升温速率为3°C /min，且第二 阶段升温过程中所述真空烧结炉内部的真空度为P3，其中P3彡2 X 10_2Pa，T2为2100°C ；第二 阶段升温过程中，当所述真空烧结炉内部温度分别升至1250°C、150(TC和1850°C且所述真 空烧结炉内部的真空度降至2 X ICT2Pa以下时停止升温，并相应分别进入第二次保温阶段、 第三次保温阶段和第四次保温阶段，保温结束后再继续进行升温；第二次保温阶段、第三次 保温阶段和第四次保温阶段的保温时间均为7h，且所述粉末压坯的尺寸越大，保温时间越 长；第二次保温阶段、第三次保温阶段和第四次保温阶段结束后，所述真空烧结炉内部的真 空度均应上升到2X10_2Pa以上；403、高温烧结在温度T2 (即2100°C )下对所述粉末进行 高温烧结，高温烧结时间为4h且所述粉末压坯的尺寸越大，高温烧结时间越长。实际进行 高温烧结时，所选用真空烧结炉的冷态极限真空度小于2X 10_3Pa。综上，本实施例中，步骤四中在真空感应炉中进行烧结时，多段保温过程为480°C 温度下保温5. 5小时、1250°C温度下保温7小时、1500°C温度下保温7小时且1850°C温度下 保温7小时，最后在高温烧结温度2100°C下，保温时间4小时。本实施例中，其余制备步骤 和工艺参数均与实施例1相同。实施例5本实施例中，与实施例3不同的是以仲钼酸铵为高温钼粉原料且在1300°C高温 还原温度下制得钼粉，且所制得钼粉的费氏粒度为4. 5 μ m 5. 5 μ m，氧含量为400ppm 500ppm，所选取的氢化钛粉末和氢化锆粉末均为经湿法搅拌球磨机球磨而成的粉末且氢化 钛粉末和氢化锆粉末中95%重量的粉末粒度均小于1 μ m。本实施例中，对TZM坯料进行制备时，与实施例1不同的是步骤二、混粉首先， 将所称取的氢化钛粉末、氢化锆粉末和碳黑粉末混合后制得混合粉，再在所述混合粉中加 入2000ml丙醇并均勻搅拌后制得悬浊液，在混合粉中加入易挥发有机溶剂并均勻搅拌时，搅拌速度为220r/min ；接着，在所制得悬浊液中加入10千克钼粉且在蝶形混粉机上混合 Ih,然后加入其余89. 5千克钼粉在V型混料机中混合，混料时间为15小时。步骤三、选用 直径190mm的胶套对充分混合后的混合合金粉进行冷等静压成型，首先进行装粉，且装粉 完成后进行压强1. 8t/cm2且保压时间1分钟的等静压压制成型，制得粉末压坯。步骤四、分段保温烧结处理，采用真空烧结炉且分三个阶段对所述粉末压坯进行 烧结处理，其过程如下401、第一阶段升温过程将所述真空烧结炉内部温度由室温不断 升至T1,升温速率为8°C /min,且第一阶段升温过程中所述真空烧结炉内部的真空度为P1, 其中KT1Pa彡P1 < IXlO-3PaJ1为1000°C 士50°C，实际进行制备时，可根据需要对真空度 P1和温度T1进行具体设定；且第一阶段升温过程中，当所述真空烧结炉内部温度升至500°C 时所述真空烧结炉内部的真空度降至P2时停止升温，并进入第一次保温阶段，待保温至所 述真空烧结炉内部真空度上升至P1后再继续进行升温，其中10° 3彡己<10_中&;402、第二 阶段升温过程将所述真空烧结炉内部温度由T1不断升至T2，升温速率为4°C /min，且第二 阶段升温过程中所述真空烧结炉内部的真空度为P3，其中P3彡2 X IO-2Pa, T2为2000°C ；第二 阶段升温过程中，当所述真空烧结炉内部温度分别升至1300°C、160(TC和1900°C且所述真 空烧结炉内部的真空度降至2 X ICT2Pa以下时停止升温，并相应分别进入第二次保温阶段、 第三次保温阶段和第四次保温阶段，保温结束后再继续进行升温；第二次保温阶段、第三次 保温阶段和第四次保温阶段的保温时间均为5h，且所述粉末压坯的尺寸越大，保温时间越 长；第二次保温阶段、第三次保温阶段和第四次保温阶段结束后，所述真空烧结炉内部的真 空度均应上升到2 X ICT2Pa以上；403、高温烧结在温度T2 (即2000°C )下对所述粉末进行 高温烧结，高温烧结时间为8h且所述粉末压坯的尺寸越大，高温烧结时间越长。实际进行 高温烧结时，所选用真空烧结炉的冷态极限真空度小于2X 10_3Pa。综上，本实施例中，步骤四中在真空感应炉中进行烧结时，多段保温过程为500°C 温度下保温2. 5小时、1300°C温度下保温5小时、1600°C温度下保温5小时且1900°C温度下 保温5小时，最后在高温烧结温度2000°C下，保温时间8小时。本实施例中，其余制备步骤 和工艺参数均与实施例3相同。实施例6本实施例中，与实施例4不同的是以二钼酸铵为高温钼粉原料且在950°C高温 还原温度下制得钼粉，且所制得钼粉的费氏粒度为3. 0 μ m 4. 0 μ m，氧含量为200ppm 400ppm，所选取的氢化钛粉末和氢化锆粉末均为经湿法搅拌球磨机球磨而成的粉末且氢化 钛粉末和氢化锆粉末中95%重量的粉末粒度均小于1 μ m。本实施例中，对TZM坯料进行制备时，与实施例1不同的是本实施例中，TZM坯料 的制备过程如下步骤一、称取钼粉99. 23千克，氢化钛550克，氢化锆120克，碳黑80克。 步骤二、混粉首先，将所称取的氢化钛粉末、氢化锆粉末和碳黑粉末混合后制得混合粉，再 在所述混合粉中加入1540ml丙醇并均勻搅拌后制得悬浊液，在混合粉中加入易挥发有机 溶剂并均勻搅拌时，搅拌速度为180r/min ；接着，在所制得悬浊液中加入12千克钼粉且在 蝶形混粉机上混合50min，然后加入其余87. 23千克钼粉在V型混料机中混合，混料时间为 8小时。步骤三、选用直径190mm的胶套对充分混合后的混合合金粉进行冷等静压成型，首 先进行装粉，且装粉完成后进行压强1. 9t/cm2且保压时间4分钟的等静压压制成型，制得 粉末压坯。
步骤四、分段保温烧结处理，采用真空烧结炉且分三个阶段对所述粉末压坯进行 烧结处理，其过程如下401、第一阶段升温过程将所述真空烧结炉内部温度由室温不断 升至T1,升温速率为2V Mn,且第一阶段升温过程中所述真空烧结炉内部的真空度为P1, 其中KT1Pa彡P1 < 2X10^,^为1000°C 士50°C，实际进行制备时，可根据需要对真空度 P1和温度T1进行具体设定；且第一阶段升温过程中，当所述真空烧结炉内部温度升至460°C 时所述真空烧结炉内部的真空度降至P2时停止升温，并进入第一次保温阶段，待保温至所 述真空烧结炉内部真空度上升至P1后再继续进行升温，其中10° 3彡己<10_中&;402、第二 阶段升温过程将所述真空烧结炉内部温度由T1不断升至T2，升温速率为2V /min，且第二 阶段升温过程中所述真空烧结炉内部的真空度为P3，其中P3彡2 X IO-2Pa, T2为2080°C ；第二 阶段升温过程中，当所述真空烧结炉内部温度分别升至1150°C、145(TC和1780°C且所述真 空烧结炉内部的真空度降至2 X ICT2Pa以下时停止升温，并相应分别进入第二次保温阶段、 第三次保温阶段和第四次保温阶段，保温结束后再继续进行升温；第二次保温阶段、第三次 保温阶段和第四次保温阶段的保温时间均为4h，且所述粉末压坯的尺寸越大，保温时间越 长；第二次保温阶段、第三次保温阶段和第四次保温阶段结束后，所述真空烧结炉内部的真 空度均应上升到2X10_2Pa以上；403、高温烧结在温度T2 (即2080°C )下对所述粉末进行 高温烧结，高温烧结时间为9h且所述粉末压坯的尺寸越大，高温烧结时间越长。实际进行 高温烧结时，所选用真空烧结炉的冷态极限真空度小于2X 10_3Pa。综上，本实施例中，步骤四中在真空感应炉中进行烧结时，多段保温过程为460°C 温度下保温5小时、1150°C温度下保温4小时、1450°C温度下保温4小时且1780°C温度下保 温4小时，最后在高温烧结温度2080°C下，保温时间9小时。本实施例中，其余制备步骤和 工艺参数均与实施例4相同。实施例7本实施例中，与实施例2不同的是以二钼酸铵为高温钼粉原料且在1250°C高温 还原温度下制得钼粉，且所制得钼粉的费氏粒度为3. 0 μ m 4. 5 μ m，氧含量为200ppm 300ppm，所选取的氢化钛粉末和氢化锆粉末均为经湿法搅拌球磨机球磨而成的粉末且氢化 钛粉末和氢化锆粉末中95%重量的粉末粒度均小于1 μ m。本实施例中，对TZM坯料进行制备时，与实施例1不同的是本实施例中，TZM坯 料的制备过程如下步骤一、称取钼粉9. 923千克，氢化钛55克，氢化锆12克，碳黑10克。 步骤二、混粉首先，将所称取的氢化钛粉末、氢化锆粉末和碳黑粉末混合后制得混合粉，再 在所述混合粉中加入231ml甲醇并均勻搅拌后制得悬浊液，在混合粉中加入易挥发有机溶 剂并均勻搅拌时，搅拌速度为120r/min ；接着，在所制得悬浊液中加入1千克钼粉且在蝶形 混粉机上混合30min，然后加入其余8. 923千克钼粉在V型混料机中混合，混料时间为1小 时。步骤三、选用直径190mm的胶套对充分混合后的混合合金粉进行冷等静压成型，首先进 行装粉，且装粉完成后进行压强2. 2t/cm2且保压时间0. 5分钟的等静压压制成型，制得粉 末压坯。步骤四、分段保温烧结处理，采用真空烧结炉且分三个阶段对所述粉末压坯进行 烧结处理，其过程如下401、第一阶段升温过程将所述真空烧结炉内部温度由室温不断 升至T1,升温速率为7°C /min,且第一阶段升温过程中所述真空烧结炉内部的真空度为P1, 其中IO-1PaSP1 < 10_苄￡1，1\为1000°C 士50°C，实际进行制备时，可根据需要对真空度P1和温度T1进行具体设定；且第一阶段升温过程中，当所述真空烧结炉内部温度升至490°C时 所述真空烧结炉内部的真空度降至P2时停止升温，并进入第一次保温阶段，待保温至所述 真空烧结炉内部真空度上升至？:后再继续进行升温，其中10°Pa<P2< ICT1Pa ;402、第二阶 段升温过程将所述真空烧结炉内部温度由T1不断升至T2，升温速率为5°C /min，且第二阶 段升温过程中所述真空烧结炉内部的真空度为P3，其中P3彡2 X IO-2Pa, T2为2000°C ；第二 阶段升温过程中，当所述真空烧结炉内部温度分别升至1150°C、145(TC和1780°C且所述真 空烧结炉内部的真空度降至2 X ICT2Pa以下时停止升温，并相应分别进入第二次保温阶段、 第三次保温阶段和第四次保温阶段，保温结束后再继续进行升温；第二次保温阶段、第三次 保温阶段和第四次保温阶段的保温时间均为4h，且所述粉末压坯的尺寸越大，保温时间越 长；第二次保温阶段、第三次保温阶段和第四次保温阶段结束后，所述真空烧结炉内部的真 空度均应上升到2 X10_2Pa以上；403、高温烧结在温度T2 (即2000°C )下对所述粉末进行 高温烧结，高温烧结时间为8h且所述粉末压坯的尺寸越大，高温烧结时间越长。实际进行 高温烧结时，所选用真空烧结炉的冷态极限真空度小于2X 10_3Pa。综上，本实施例中，步骤四中在真空感应炉中进行烧结时，多段保温过程为460°C 温度下保温5小时、1150°C温度下保温4小时、1450°C温度下保温4小时且1780°C温度下保 温4小时，最后在高温烧结温度2000°C下，保温时间8小时。本实施例中，其余制备步骤和 工艺参数均与实施例2相同。实施例8本实施例中，与实施例1不同的是以仲钼酸铵为高温钼粉原料且在1050°C高温 还原温度下制得钼粉，且所制得钼粉的费氏粒度为3. 0 μ m 3. 5 μ m，氧含量为200ppm 350ppm，所选取的氢化钛粉末和氢化锆粉末均为经湿法搅拌球磨机球磨而成的粉末且氢化 钛粉末和氢化锆粉末中95%重量的粉末粒度均小于1 μ m。本实施例中，TZM坯料的制备过程如下步骤一、称取钼粉9. 95千克，氢化钛40 克，氢化锆6克，碳黑4克。步骤二、混粉首先，将所称取的氢化钛粉末、氢化锆粉末和碳黑 粉末混合后制得混合粉，再在所述混合粉中加入125ml甲醇并均勻搅拌后制得悬浊液，在 混合粉中加入易挥发有机溶剂并均勻搅拌时，搅拌速度为150r/min ；接着，在所制得悬浊 液中加入1. 2千克钼粉且在蝶形混粉机上混合lh，然后加入其余8. 75千克钼粉在V型混料 机中混合，混料时间为2小时，步骤二中对所称取的四种原料进行混粉时均在Ar2保护气氛 下进行。步骤三、选用直径190mm的胶套对充分混合后的混合合金粉进行冷等静压成型，首 先进行装粉，且装粉完成后进行压强1. 8t/cm2且保压时间1分钟的等静压压制成型，制得 粉末压坯。步骤四、分段保温烧结处理，采用真空烧结炉且分三个阶段对所述粉末压坯进行 烧结处理，其过程如下401、第一阶段升温过程将所述真空烧结炉内部温度由室温不断 升至T1,升温速率为5°C /min,且第一阶段升温过程中所述真空烧结炉内部的真空度为P1, 其中IO-1PaSP1 < 10_苄￡1，1\为1000°C 士50°C，实际进行制备时，可根据需要对真空度P1和 温度T1进行具体设定；且第一阶段升温过程中，当所述真空烧结炉内部温度升至450°C时 所述真空烧结炉内部的真空度降至P2时停止升温，并进入第一次保温阶段，待保温至所述 真空烧结炉内部真空度上升至？:后再继续进行升温，其中10°Pa<P2< ICT1Pa ;402、第二阶 段升温过程将所述真空烧结炉内部温度由T1不断升至T2，升温速率为4°C /min，且第二阶段升温过程中所述真空烧结炉内部的真空度为P3，其中P3 ( 2X IO-2Pa, T2为2050°C ；第二 阶段升温过程中，当所述真空烧结炉内部温度分别升至1100°C、140(rC和1700°C且所述真 空烧结炉内部的真空度降至2 X ICT2Pa以下时停止升温，并相应分别进入第二次保温阶段、 第三次保温阶段和第四次保温阶段，保温结束后再继续进行升温；第二次保温阶段、第三次 保温阶段和第四次保温阶段的保温时间均为10h，且所述粉末压坯的尺寸越大，保温时间越 长；第二次保温阶段、第三次保温阶段和第四次保温阶段结束后，所述真空烧结炉内部的真 空度均应上升到2X10_2Pa以上；403、高温烧结在温度T2 (即2050°C )下对所述粉末进行 高温烧结，高温烧结时间为IOh且所述粉末压坯的尺寸越大，高温烧结时间越长。实际进行 高温烧结时，所选用真空烧结炉的冷态极限真空度小于2X 10_3Pa。综上，本实施例中，步骤四中在真空感应炉中进行烧结时，多段保温过程为475°C 温度下保温4小时、1100°C温度下保温10小时、1400°C温度下保温10小时且1700°C温度下 保温10小时，最后在高温烧结温度2050°C下，保温时间10小时。本实施例中，其余制备步 骤和工艺参数均与实施例1相同。以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明 技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技 术方案的保护范围内。
权利要求
一种碳氧分布均匀的大规格粉末冶金TZM坯料制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤步骤一、原料称取分别对氢化钛粉末、氢化锆粉末、碳黑粉末和钼粉四种原料进行称取，其中所称取的氢化钛粉末、氢化锆粉末、碳黑粉末和钼粉的质量占四种原料总质量的百分比分别为0.4％～0.55％、0.06％～0.12％、0.04％～0.1％和99.5％～99.23％；步骤二、混粉在真空或惰性保护气氛下分两次对所称取的四种原料进行混合，且其混粉过程如下201、将所称取的氢化钛粉末、氢化锆粉末和碳黑粉末混合后制得混合粉，再在所述混合粉中加入易挥发有机溶剂并均匀搅拌后制得悬浊液；且每100g所述混合粉中所加入易挥发性有机溶剂的量为200ml～500ml；202、将所称取的钼粉分两次加到所述悬浊液中并进行均匀混合搅拌，其中第一次加入所述悬浊液中的钼粉的质量占四种原料总质量的百分比为5％～20％，且第一次加入钼粉后进行均匀混合搅拌的时间为20min～2h；待第一次混合搅拌结束后获得混合料，再将剩余钼粉第二次加入到所述混合料中并进行充分混合搅拌，获得混合合金粉，且第二次加入钼粉后进行充分混合搅拌的时间为1h～24h；步骤三、冷等静压成型将充分混合后的混合合金粉装入冷等静压模具进行压强为1.80t/cm2～2.2t/cm2的冷等静压压制，制得粉末压坯，且保压时间为0.5min～4min；步骤四、分段保温烧结处理，采用真空烧结炉且分三个阶段对所述粉末压坯进行烧结处理，其过程如下401、第一阶段升温过程将所述真空烧结炉内部温度由室温不断升至T1，升温速率为2℃/min～8℃/min，且第一阶段升温过程中所述真空烧结炉内部的真空度为P1，其中2×10 1Pa≤P1＜2×10 3Pa，T1为1000℃±50℃；第一阶段升温过程中，当所述真空烧结炉内部温度升至450℃～500℃且所述真空烧结炉内部的真空度降至P2时停止升温，并进入第一次保温阶段，待保温至所述真空烧结炉内部真空度上升至P1后再继续进行升温，其中100Pa≤P2＜10 1Pa；402、第二阶段升温过程将所述真空烧结炉内部温度由T1不断升至T2，升温速率为2℃/min～6℃/min，且第二阶段升温过程中所述真空烧结炉内部的真空度为P3，其中P3≤2×10 2Pa，T2为1950℃～2100℃；第二阶段升温过程中，当所述真空烧结炉内部温度分别升1100℃～1300℃、1400℃～1600℃和1700℃～1900℃且所述真空烧结炉内部的真空度降至2×10 2Pa以下时停止升温，并相应分别进入第二次保温阶段、第三次保温阶段和第四次保温阶段，保温结束后再继续进行升温；第二次保温阶段、第三次保温阶段和第四次保温阶段的保温时间均为2h～10h，且所述粉末压坯的尺寸越大，保温时间越长；第二次保温阶段、第三次保温阶段和第四次保温阶段结束后，所述真空烧结炉内部的真空度均应小于2×10 2Pa；403、高温烧结在温度T2下对所述粉末进行高温烧结，高温烧结时间为4h～10h且所述粉末压坯的尺寸越大，高温烧结时间越长。
2.按照权利要求1所述的一种碳氧分布均勻的大规格粉末冶金TZM坯料制备方法，其 特征在于步骤四中所述真空烧结炉的冷态极限真空度小于2X10_3Pa。
3.按照权利要求1或2所述的一种碳氧分布均勻的大规格粉末冶金TZM坯料制备方法，其特征在于步骤一中所述的钼粉为对高温钼粉原料进行高温还原后制得的高温还原 钼粉，所述高温钼粉原料为仲钼酸铵或二钼酸铵，且高温还原温度为950°C 1300°C。
4.按照权利要求3所述的一种碳氧分布均勻的大规格粉末冶金TZM坯料制备方法，其 特征在于所述高温还原温度为iioo°c i2oo°c。
5.按照权利要求1或2所述的一种碳氧分布均勻的大规格粉末冶金TZM坯料制备 方法，其特征在于步骤一中所述钼粉的氧含量为500ppm以下且费氏平均粒度为3μπι 5. 5 μ m0
6.按照权利要求5所述的一种碳氧分布均勻的大规格粉末冶金TZM坯料制备方法，其 特征在于所述钼粉的氧含量为200ppm 500ppm。
7.按照权利要求1或2所述的一种碳氧分布均勻的大规格粉末冶金TZM坯料制备方 法，其特征在于步骤201所述的在混合粉中加入易挥发有机溶剂并均勻搅拌时，搅拌速度 为 100r/min 250r/mino
8.按照权利要求1或2所述的一种碳氧分布均勻的大规格粉末冶金TZM坯料制备方 法，其特征在于步骤一中所称取的氢化钛粉末和氢化锆粉末均为经湿法搅拌球磨机球磨 而成的粉末，且氢化钛粉末和氢化锆粉末中95%重量的粉末粒度均小于1 μ m。
9.按照权利要求1或2所述的一种碳氧分布均勻的大规格粉末冶金TZM坯料制备方 法，其特征在于步骤201中所述的易挥发性有机溶剂为无水乙醇、甲醇或丙酮。
10.按照权利要求1或2所述的一种碳氧分布均勻的大规格粉末冶金TZM坯料制备方 法，其特征在于步骤二中所述的惰性保护气氛为为N2或Ar2。
全文摘要
本发明公开了一种碳氧分布均匀的大规格粉末冶金TZM坯料制备方法，包括步骤一、原料称取；二、混粉在真空或惰性保护气氛下分两次对所称取四种原料进行混合将氢化钛粉末、氢化锆粉末和碳黑粉末混合后制得混合粉，再在混合粉中加入易挥发有机溶剂均匀搅拌制得悬浊液；将称取钼粉部分加到悬浊液中混合均匀，再加入剩余钼粉混合均匀；三、冷等静压成型；四、分段保温烧结处理，采用真空烧结炉且分三阶段进行烧结处理，过程如下第一阶段升温、第二阶段升温和高温烧结。本发明设计合理、操作简便且使用效果好，所制备规格较大TZM坯料中心和表面的碳元素含量可控制到接近一致的水平，TZM坯料心部和表层的氧元素同样可降低到较低水平。
文档编号B22F3/16GK101934372SQ20101024345
公开日2011年1月5日 申请日期2010年7月30日 优先权日2010年7月30日
发明者奚正平, 张新, 李来平, 林小辉, 梁静, 汤慧萍 申请人:西北有色金属研究院