一种超声波混合超细粉末制备tzm钼合金的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及采用粉末冶金工艺制备难熔金属合金方法，特别是一种超声波混合超 细粉末制备TZM钼合金的方法。
【背景技术】
[0002] TZM合金（M〇0. 5Ti0.0 8Zr0. 02C)是目前用量多、用途广的一种钼合金。TZM钼合 金具有高温强度高、耐热、抗磨损、低温力学性能和焊接性能好，高温硬度和刚度大，导热、 导电性能好等优点，可用于工作温度为1400 °C左右的高温结构件，在化学工业、石油工业、 冶金工业及金属加工工业、航天工业和核能技术等领域获得广泛应用，如压铸模具材料、火 箭喷管喉衬、特种发动机中的配气阀体、燃烧室中的喷管、喷嘴、燃气导管、热离子能量转换 器中的包套材料等。国外以奥地利PLANSEE公司为代表的钼加工业已经有规模生产技术， 成品率达到70%，其一直未间断对该合金的研发，继续挖掘其性能潜力，提高其品质，扩大 其用途。
[0003] 国内以西北有色金属研究院、北京钢铁研究总院、中科院金属所等单位为代表在 钼顶头、常规TZM棒材和板材等方面进行了卓有成效的研究工作，但无论是在TZM化学成分 的控制，还是材料性能及其均匀性的控制方面和PLANSEE、CLIMAX(美国）等国际知名企业 相比较差别较大，主要表现在化学成分特别是氧含量明显偏高；合金组织中强化相分布不 均匀；强化相组织偏大。在乳制厚度小于0. 5_的板材方面存在问题；棒材的横向锻造性能 不好（容易产生裂纹等缺陷），成材的批次均匀性较差，质量不稳定。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是要提供一种超声波混合超细粉末制备TZM钼合金的方法，利用超 声波技术均勾混合纳米级金属粉末，制备高性能TZM钼合金。
[0005] 为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：
[0006] -种超声波混合超细粉末制备TZM钼合金的方法，包括以下步骤：
[0007] 1)在Mol粉末中添加粒度为100nm-5 μπι的氢化钛和氢化错粉末以及粒度为 10nm-200nm的碳黑粉末得到混合粉末，所述的混合粉末中氢化钛所占重量比为0. 4~ 0. 55%，氢化锆粉末所占重量比为0. 06~0. 12%，碳黑所占重量比为0. 01~0. 04% ; [0008] 2)采用超声波对上述混合粉末进行预先混合，混合时间为5分钟；再采用短时间 湿混和强力混合相结合的V型混料机搅拌均匀，球料重量比为1:1，搅拌时间为12小时；
[0009] 3)上述混合粉末采用等静压法压制坯料，压强为1. 8~3t/cm2,保压时间0. 5~ 2分钟；
[0010] 4)在真空炉中烧结上述压制的坯料，烧结温度1800~2000°C，保温时间2~8小 时；
[0011] 5)采用常规方法锻造、乳制TZM钼合金棒材、板材，开坯温度控制为1400~ 1600°C，加工量为50~90%时进行消除应力处理。
[0012] 与现有技术相比，本发明采用颗粒为lOOnm到5 μπι左右的氢化钛和氢化锆粉末， 颗粒为10nm到200nm左右的碳黑粉末，采用超声波技术混合，使得合金中颗粒分布均匀，从 根本上解决合金组织中强化相分布不均匀；强化相组织偏大的问题，进而降低了化学成分 特别是氧含量明显偏高的问题，提高了材料的成品率。
【附图说明】
[0013] 图1是本发明的V型混料机搅拌均匀的混合粉末的扫描电镜照片。
【具体实施方式】
[0014] 下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明 用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[0015] -种超声波混合超细粉末制备TZM钼合金的方法，采用粒度为100nm-5 μ m的氢化 钛和氢化锆粉末，粒度为10nm-200nm的碳黑粉末，采用超声波技术混合以上原材料，用粉 末冶金方法制备TZM钼合金。具体实施例如下：
[0016] 实施例1
[0017] 选用钼粉（Mol) 20公斤、氢化钛100克、氢化锆12克、碳黑4克，采用超声波技术 预先混合以上原材料5分钟，采用短时间湿混和强力混合相结合的V型混料机搅拌均匀，球 料质量比1: 1，混合时间6小时，此时的混合粉末的扫描电镜照片如图1所示；采用等静压 压制坯料，压强2t/cm2,保压时间1分钟，在真空炉中烧结以上压制坯料，烧结温度1900Γ， 保温时间2小时；采用常规方法锻造、乳制TZM钼合金棒材、板材，开坯温度1500°C，加工量 为80%时进行消除应力处理。
[0018] 实施例2
[0019] 选用钼粉（Mol) 100公斤、氢化钛500克、氢化锆100克、碳黑50克，采用超声波 技术预先混合以上原材料10分钟，采用短时间湿混和强力混合相结合的V型混料机搅拌 均匀，球料质量比1:1，混合时间18小时，此时的混合粉末的扫描电镜照片如图1所示；采 用等静压压制坯料，压强2. 5t/cm2,保压时间2分钟，在真空炉中烧结以上压制坯料，烧结 温度2000°C，保温时间6小时；采用常规方法锻造、乳制TZM钼合金棒材、板材，开坯温度 1600°C，加工量为70%时进行消除应力处理。
[0020] 由本发明的制备得到的TZM钼合金的化学成分如表1，高温力学性能如表2所示。
[0021] 表1 TZM合金化学成份比较，wt%
[0023] 表2 TZM合金板材（厚度0· 10mm)的高温力学性能
[0024]
[0025] 综述，本发明制备得到的ZTM钼合金中颗粒分布均匀，从根本上解决合金组织中 强化相分布不均匀；强化相组织偏大的问题。进而降低了化学成分特别是氧含量明显偏高 的问题，提高了材料的成品率。
[0026] 本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做 出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种超声波混合超细粉末制备TZM钼合金的方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 在Mol粉末中添加粒度为100nm-5 y m的氢化钛和氢化错粉末以及粒度为 10nm-200nm的碳黑粉末得到混合粉末，所述的混合粉末中氢化钛所占重量比为0. 4~ 0. 55%，氢化锆粉末所占重量比为0. 06~0. 12%，碳黑所占重量比为0. 01~0. 04% ; 2) 采用超声波对上述混合粉末进行预先混合，混合时间为5分钟；再采用短时间湿混 和强力混合相结合的V型混料机搅拌均匀，球料重量比为1:1，搅拌时间为12小时； 3) 上述混合粉末采用等静压法压制坯料，压强为1. 8~3t/cm2,保压时间0. 5~2分 钟； 4) 在真空炉中烧结上述压制的坯料，烧结温度1800~2000°C，保温时间2~8小时； 5) 采用常规方法锻造、乳制TZM钼合金棒材、板材，开坯温度控制为1400~1600°C，加 工量为50~90 %时进行消除应力处理。
【专利摘要】本发明公开了一种超声波混合超细粉末制备TZM钼合金的方法，采用粒度为100nm-5μm的氢化钛和氢化锆粉末，粒度为10nm-200nm的碳黑粉末，采用超声波技术混合以上原材料，用粉末冶金方法制备TZM钼合金。与现有技术相比，本发明采用颗粒为100nm到5μm左右的氢化钛和氢化锆粉末，颗粒为10nm到200nm左右的碳黑粉末，采用超声波技术混合，使得合金中颗粒分布均匀，从根本上解决合金组织中强化相分布不均匀；强化相组织偏大的问题，进而降低了化学成分特别是氧含量明显偏高的问题，提高了材料的成品率。
【IPC分类】B22F1/00
【公开号】CN105234389
【申请号】CN201510648744
【发明人】谭栓斌, 贾先, 马锡琪
【申请人】西安思源学院
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年10月9日