金属坩埚及其形成方法
【专利摘要】在各实施例中，前驱体粉末被压制成中间物品并且通过烧结被化学还原，以形成金属成形物品。在另一个实施例中，本发明涉及制造具有一组预定的最终尺寸并且基本由钼组成的成形物品的方法，该方法包括压制铵基钼前驱体粉末特别是二钼酸铵，以及限定出四个不同温度水平的阶段式烧结工艺。在另一方面中，本发明的实施例是处理成形物品的方法。添加物施加在包括一种或多种金属或基本由其组成的成形物品的至少一个表面上。在又一方面中，本发明的实施例是坩埚，该坩埚包括内层、外层和在其间的区域或者基本由它们组成，该内层基本由钼钨合金组成，该外层基本由钼组成，该区域基本由具有呈梯度变化的含量的钼和钨组成。
【专利说明】金属坩埚及其形成方法
[0001]相关申请
[0002]本申请要求于2012年5月29日提交的美国临时专利申请号61/652，393以及于2013年3月13日提交的美国专利申请号13/799，796的权益和优先权，其每一个的全部内容被援引纳入本文。
【技术领域】
[0003]在各实施例中，本发明涉及坩祸及其它成形物品的形成，尤其是利用粉末冶金技术的形成。
【背景技术】
[0004]在蓝宝石单晶的生产中广泛使用钼(Mo)坩祸，这是由于其包括高熔点在内的有益的耐火性能。大多数Mo坩祸要么通过深拉Mo板制造要么通过使用高纯Mo粉的粉末冶金技术制造。然而，这样的技术通常是困难的且实施成本高昂。例如，Mo的粉末冶金一般需要昂贵的高纯Mo粉。此外，Mo粉的粉末冶金工艺通常导致Mo坩祸的致密度不到100%，这会影响这种坩祸的机械性能(如韧性)。
[0005]此外，虽然Mo坩祸适合于许多蓝宝石制造工艺，但纯Mo常具有相对较高的蒸气压，这可能会导致从液态熔融物生长蓝宝石时发生污染。虽然由钨(W)甚至均匀的Mo-W合金(例如通过混合的Mo粉和W粉的粉末冶金形成)制得的坩祸能够减少一些因使用纯Mo坩祸而产生的问题，但这种坩祸往往笨重(因此难于使用)、颇为昂贵且一般韧性较低(特别是在纯W的情况下)。
[0006]鉴于上述情况，需要这样的技术，其不仅能更高效地生产难熔金属(如Mo)坩祸，而且能使坩祸具备难熔金属合金(如Mo-W合金)的有利性能而没有上述缺点。
【发明内容】
[0007]根据本发明的各实施例，基于如Mo或Mo-W合金的坩祸或其它成形物品通过粉末冶金技术形成，且这些物品相比于传统Mo坩祸具有优异的性能(如重量、韧性、晶粒尺寸)。根据本发明实施例制造的坩祸可有利地以低污染水平的方式使用在蓝宝石单晶的生产中，这种坩祸还在机械上更坚固且制造成本更低。本说明书通常会以坩祸作为根据本发明实施例制造的物品，但应该理解可利用本文公开的技术和材料制得许多不同类型的成形物品(如线材、管材、无缝管、板材、片材等)。此外，虽然本发明在示例性实施例中描述了 Mo基物品和粉末，但是本文描述的技术还可有利地用于其它材料，如其它难熔金属。本文所用术语“成形物品”是指具有形状的块体三维物体(不同于纯粹的粉末颗粒)，该物品可具有简单形状如平板，也可具有复杂形状如坩祸或其它具有凸面和/或凹面的物品。对于复杂形状，一般通过模制就形成最终形状(不考虑任何有关加工的缩减)，而不是通过松散体积压缩后再机械加工形成。
[0008]本发明的实施例压制和烧结出金属前驱体粉末(如Mo前驱体粉末)而不是相应的纯金属粉末，该前驱体粉末在烧结期间原位还原成一种或多种纯金属(如Mo和/或W)。本文所用术语“前驱体”是指一种或多种金属与诸如氧、铵和/或其它元素或物质(如非金属元素或类似物)的化合物，其在化学还原(如，特别是在高温下暴露于还原气氛如含氢气体)时发生反应以形成一种或多种大致纯净形式的金属(同时产生副产品，比如水蒸气、氧气、氨气等)。在该原位还原过程期间，晶粒从多个不同的位置沿成形物品的主体并在该成形物品的主体内成核，导致在完成的成形物品中具有有利地较小的晶粒尺寸。例如，根据本文各实施例制造的坩祸的晶粒尺寸是通过粉末冶金形成的传统坩祸(如传统Mo坩祸)的四分之一以下。有利地使用在本发明实施例中的Mo-前驱体粉末的一个实例是二钼酸铵(ADM)。其它实例包括二氧化钼和含有氮、氢和氧的Mo-前驱体粉末比如钼酸钱，例如仲钼酸铵和/或正钼酸铵。有利地使用在本发明实施例中的W-前驱体粉末实例是钨酸铵，比如仲鹤酸钱和/或偏鹤酸钱。
[0009]在各实施例中，多种金属(如Mo和W)的前驱体粉末在压制和烧结(以及所导致的化学还原)之前混合在一起，导致最终成形物品包括合金或金属混合物或者基本上由合金或金属混合物组成。该合金或混合物内金属的相对含量可至少部分地由最初混合在一起的不同前驱体粉末的不同份量所决定。
[0010]另外，根据本发明各实施例形成的坩祸和其它成形物品具有高孔隙率，有利于在其中加入添加物(如形成合金的金属和/或具有Mo基质的混合物)。例如，在一实施例中，Mo坩祸在Mo-前驱体粉末原位烧结之后具有仅95%或更低的致密度，其如从约90%到约95%，甚至从约90%到约92%。在这种物品一个或多个表面上通过喷撒或热喷涂技术(比如等离子喷涂、冷喷涂、动力喷涂等等)可引入一种或多种添加物(通常是金属比如W、铜(Cu)等)。经处理的物品随后可(如通过附加的烧结)被处理以将该添加物与坩祸的金属基体合金化和/或混合以提高该物品的一种或多种性能(如导电性、蒸气压、强度)。
[0011]在一方面中，本发明的实施例是一种制造成形物品的方法，该成形物品具有一组预定的最终尺寸并且基本由至少一种金属组成。前驱体粉末被压制成具有沿至少一个方向大于最终尺寸的中间尺寸的物品。该前驱体粉末包括(i)该至少一种金属和(ii)非金属化学物质，或基本由它们组成。随后，经压制的前驱体粉末被烧结以(i)化学还原该前驱体粉末，(ii)将该具有中间尺寸的物品收缩成具有最终尺寸的成形物品，且(iii)释放非金属副广品。
[0012]本发明的实施例可包括一项或多项下文所述内容中任何的各种不同组合。非金属物质可包括氧和/或铵，或基本由其组成。所述至少一种金属可包括钼或基本由钼组成。前驱体粉末可包括二钼酸铵或基本由二钼酸铵组成。从中间尺寸至最终尺寸的体积收缩可在约50%到约70%的范围内。前驱体粉末可通过冷等静压压制。烧结该前驱体粉末可包括分别在不同的最高温度下的多个加热阶段，或基本由这些阶段组成。至少两个(或甚至至少三个)加热阶段中的每个阶段都可包括将经压制的粉末变成一不同的中间产品的化学还原过程，或基本由化学还原过程组成。成形物品在烧结之后可具有约90%到约95%范围内的致密度。该烧结在包括氢或基本由氢组成的气氛中完成。该成形物品包括坩祸或大致为坩祸。副产品可包括氨气、氧气和/或水蒸气，或基本由它们组成。
[0013]烧结经压制的前驱体粉末可包括在小于约1000°C的第一温度下烧结至少2小时，且随后在选自约1450°C到约1800°C范围的第二温度下烧结至少6小时，或基本由这些阶段组成。烧结经压制的前驱体粉末可包括在选自约450°C到约650°C范围的第一温度下、在选自约4小时到约6小时范围的第一时间段进行烧结，随后在选自约500°C到约700°C范围的第二温度下、在选自约5小时到约7小时范围的第二时间段进行烧结，随后在选自约800°C到约1000°C范围的第三温度下、在选自约I小时到约5小时范围的第三时间段进行烧结，且随后在选自约1450°C到约1800°C范围的第四温度下、在选自约6小时到约25小时范围的第四时间段进行烧结，或基本由这些阶段组成。烧结经压制的前驱体粉末可包括在选自约450°C到约650°C范围的第一温度下、在选自约4小时到约6小时范围的第一时间段进行烧结，随后在大于第一温度且小于约700°C的第二温度下、在选自约5小时到约7小时范围的第二时间段进行烧结，随后在大于第二温度且小于约1000°C的第三温度下、在选自约I小时到约5小时范围的第三时间段进行烧结，且随后在大于第三温度且小于约1800°C的第四温度下、在选自约6小时到约25小时范围的第四时间段进行烧结，或基本由这些阶段组成。
[0014]经压制的前驱体粉末可在第一温度下烧结。在烧结该经压制的前驱体粉末之后，成形物品可冷却至小于第一温度且大于100°c的第二温度。该成形物品可在第二温度下
(i)被保持选自约I小时到约8小时范围的第一时间段且(ii)被保持在包括氢或基本由氢组成的气氛内。在该成形物品在第二温度下被保持第一时间段之后，该成形物品可在小于第一温度且大于100° C的第三温度下(i)被保持选自约I小时到约8小时范围的第二时间段且(ii)被保持在包括氮或基本由氮组成的气氛内。第二温度可约等于第三温度。添加物可施加在成形物品的至少一个表面上。成形物品可退火，从而将添加物与该至少一种金属合金化和/或混合以形成经处理的物品。经处理物品的该至少一个表面可包括该至少一种金属与添加物的合金，或基本由它们组成。添加物的含量可随经处理物品的厚度变化(如呈梯度变化)。经处理的物品的晶粒尺寸可约等于成形物品的晶粒尺寸。添加物可包括钨和/或铜，或基本由其组成。添加物可以是粉末。施加添加物可包括喷撒、施浆和/或喷涂沉积(如冷喷涂)，或基本由这些组成。
[0015]在另一方面中，本发明的实施例是一种制造成形物品的方法，该成形物品具有一组预定的最终尺寸且基本由钼组成。铵基钼前驱体粉末被压制成具有沿至少一个方向大于最终尺寸的中间尺寸的体积。随后，经压制的粉末被烧结以化学还原该前驱体粉末且将该具有中间尺寸的体积收缩成具有最终尺寸的成形物品。烧结经压制的粉末包括在选自约450°C到约650°C范围的第一温度下、在选自约4小时到约6小时范围的第一时间段进行烧结，随后在大于第一温度且小于约700°C的第二温度下、在选自约5小时到约7小时范围的第二时间段进行烧结，随后在大于第二温度且小于约1000°C的第三温度下、在选自约I小时到约5小时范围的第三时间段进行烧结，且随后在大于第三温度且小于约1800°C的第四温度下、在选自约6小时到约25小时范围的第四时间段进行烧结，或基本由这些阶段组成。该铵基钼前驱体粉末可包括二钼酸铵或基本由二钼酸铵组成。
[0016]在又一方面中，本发明的实施例是一种制造成形物品的方法，该成形物品具有一组预定的最终尺寸且基本由钼组成。二钼酸铵粉末被压制成具有沿至少一个方向大于最终尺寸的中间尺寸的体积。随后，该经压制的粉末被烧结以化学还原该前驱体粉末并且将该具有中间尺寸的体积收缩成具有最终尺寸的成形物品。烧结该经压制的粉末包括在第一温度下烧结以将二钼酸铵化学还原成三氧化钼，随后在第二温度下烧结以将三氧化钼化学还原成二氧化钼，随后在第三温度下烧结以将二氧化钼化学还原成钼，且随后在第四温度下烧结以致密化钼，从而形成成形物品，或基本由以上步骤组成。
[0017]本发明的实施例可包括一项或多项下文所述内容中任何的各种不同组合。第四温度可大于第三温度。第三温度可大于第二温度。第二温度可大于第一温度。第一温度可选自约100°C到约650°C的范围。第一温度可选自约450°C到约650°C的范围。第二温度可选自约500°C到约700°C的范围。第三温度可选自约800°C到约1000°C的范围。第四温度可选自约1450°C到约1800°C的范围。在第一温度下的烧结可在选自约4小时到约6小时范围的第一时间段完成。在第二温度下的烧结可在选自约5小时到约7小时范围的第二时间段完成。在第三温度下的烧结可在选自约I小时到约5小时范围的第三时间段完成。在第四温度下的烧结可在选自约6小时到约25小时范围的第四时间段完成。
[0018]在另一方面中，本发明的实施例是一种处理成形物品的方法。添加物施加在成形物品的至少一个表面上，该成形物品包括一种或多种金属或基本由一种或多种金属组成。该成形物品具有小于约95%的致密度。该成形物品被退火以将添加物与金属合金化和/或混合从而形成经处理的物品，该经处理的物品包括(i)内层，该内层包括添加物与金属的合金或混合物或者基本由添加物与金属的合金或混合物组成，(?)基本由金属组成的外层，和(iii)在这些层之间的区域，该区域包括具有呈梯度变化的含量的添加物与金属的合金或混合物，或者是基本由具有呈梯度变化的含量添加物与金属的合金或混合物组成的区域。
[0019]在又一方面中，本发明的实施例是一种坩锅，该坩锅包括内层、外层和在其间的区域或基本由它们组成。该内层基本由钼钨合金组成；该外层基本由钼组成；所说区域基本由具有呈梯度变化的含量的钼和钨组成。
[0020]这些和其它物体连同本文公开的本发明优点和特征通过参考下面的说明书、附图和权利要求书将会变得更加明显。此外，应该理解本文描述的各实施例的特征不是互相排斥的并且可以以各种组合和排列形式存在。本文所用术语“冷喷涂”是指一种或多种粉末在喷涂期间被喷涂沉积而没有熔融的技术，比如冷喷涂、动力喷涂等。该经喷涂的粉末可在沉积之前或在沉积期间被加热，但只加热至低于其熔点的温度。本文所用术语“约”和“大体”是指±10%，且在一些实施例中是指±5%。术语“基本由……组成”是指排除对功能作出贡献的其它材料，除非本文另有规定。然而，所述其它材料可以共同或单独地微量存在。本文所述“基本由至少一种金属组成”是指一种金属或者两种或两种以上金属的混合物，而不是金属与非金属元素或化学物质比如氧或氮之间的化合物(如金属氮化物或金属氧化物)；所述非金属元素或化学物质可共同或单独地微量存在，比如作为杂质存在。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]在附图中，同样的参考标记一般标示不同视图中的相同部件。同时，该附图不一定是成比例的，而是一般为强调，以示出本发明的原理。在下面的描述中，本发明的各实施例参考以下附图描述，其中:
[0022]图1是根据本发明各实施例的压入模具的成形前驱体粉末的示意性横截面；
[0023]图2是根据本发明各实施例的经烧结的成形物品的示意性横截面；
[0024]图3是根据本发明各实施例的其上施加有添加物的成形物品的示意性横截面；
[0025]图4是根据本发明各实施例的热处理后的图3成形物品的示意性横截面；和
[0026]图5是根据本发明各实施例的包含添加物的成形物品的示意性横截面。
【具体实施方式】
[0027]参考图1所示的横截面，根据本发明的各实施例，一种或多种金属前驱体粉末100的颗粒被收集且被压制成期望的形状(如坩祸的杯状形状)。例如，前驱体粉末100可冷等静压地压入模具110内。在冷等静压压制期间，模具110—般是柔性的，流体压力(如在15000psi到40000psi的水平)在大约室温下被施加至模具以将前驱体粉末100压制成模制形状。前驱体粉末100 —般包括比如一种或多种金属(例如难熔金属，比如Mo和/或W)、氧和/或其它元素的化合物，或基本由它们化合物组成。前驱体粉末100形成的形状一般符合由模具110限定的内部形状，该形状的尺寸一般大于成品物品的期望尺寸，这是由于本发明的实施例考虑到了在下文中更详细描述的烧结和原位还原过程中经压制粉末的收缩。所述收缩相比将已还原的金属粉末成形为成形物品的传统工艺会更大，因为在该过程期间原位还原通常包含非固体副产品(如水蒸气、氨气)的产生和消除。例如，当前驱体粉末100包括ADM(和/或一种或多种其它钼前驱体)或基本由它们组成时，所述收缩可以在约50% (甚至60% )到约70%之间的范围内，例如为约67%。在许多情况下，人们认为所述收缩将通过例如引入缺陷或裂缝而损害最终物品的完整性和/或机械性能；但意外地，本发明的实施例使得最终烧结物品收缩成期望的形状而不存在机械不稳定性。
[0028]在压制之后，经压制的前驱体粉末100被烧结以便既将前驱体粉末100还原成大体纯净金属(如Mo)或者大体纯净金属(如Mo-W)的合金或混合物，又将所产生的金属颗粒熔合成固实物品。在本发明的示例性实施例中，在如氢气的还原气氛中以多级工艺烧结经压制的前驱体粉末100。例如，在包括ADM或基本由ADM组成的前驱体粉末100的实施例中，可在炉中并在氢气氛中实施以下多级烧结工艺。经压制粉末100首先(例如)经30分钟升温至约550°C，然后在约550°C保持(例如)5小时，在这期间ADM被还原成三氧化钼。在这一步骤中，作为副产品形成的水蒸气和氨气通过如燃烧烟囱随氢气从炉内排出。然后温度经过(例如)30分钟升高到约600°C，然后在约600°C保持(例如)6小时。在该周期的这部分中，三氧化钼被还原成二氧化钼，且作为副产品形成的水蒸气同样被排出。然后温度经过(例如)3小时升高到约900°C，然后在约900°C保持(例如)2小时，在这期间，二氧化钼被还原成大体纯净的Mo且副产品水蒸气从炉内排出。随后炉内温度经过(例如)12-15小时升高至约1450°C到约1800°C范围内的温度，此后大体纯净的Mo在选定的温度下烧结(例如)10小时。如图2的横截面视图所示，经压制的前驱体粉末100已转化成大体纯净Mo物品200，其尺寸已在原位还原期间收缩(如上所述)。此外，物品200的晶粒尺寸一般很小(例如，范围在5微米到20微米，比如在10微米到15微米之间，这是与传统技术产生的40-50微米的晶粒尺寸相比)，这是由于在原位还原过程中钼具有大量成核位置。
[0029]在最终高温下烧结之后，物品200可进行受控冷却循环。例如，炉内温度经过(例如)30分钟降回到约500°C，并在约500°C下保持(例如)5小时。此后，在附加的保压(停留)时间(如在约500°C下保压约4小时)内炉内气氛可从氢变成一种包括氮或基本由氮组成的气氛，并最终冷却至室温。在本发明的一些实施例中，冷却后该物品200其本身被用作坩祸，用于多种用途中的任何一种，如生产蓝宝石单晶。如上所述，在这个阶段物品200可能是相当多孔的。例如，物品200的致密度可在约90%到约95%之间。如需要，所述致密度可通过在上述工艺中使物品200经受更强效(如温度更高和/或时间更长)的烧结和/或通过随后的烧结过程(利用如热等静压)来提高。在所述附加的处理之后，经处理的物品200的致密度可在约97%到约99%之间。
[0030]在本发明的其它实施例中，物品200仅仅是“初级坩祸”或“初级物品”，其经过进一步加工以提高其各种性能。例如，如图3的横截面视图所示，添加物300可施加在物品200的一个或多个表面上(如内表面和/或外表面)O添加物300优选包括一种或多种金属材料(比如W或Cu)，或基本由它们组成。添加物300可通过例如喷撒机械性地放置在物品200上，和/或可通过例如热喷涂技术比如等离子喷涂、冷喷涂或动力喷涂而喷涂在其上。添加物300可以是粉末形式并且可具有(例如)5微米或更小的粒度。当将整个物品200作为整体考虑时，可引入按重量计约5%到约20%之间的水平的添加物300。所述粉末可与液体混合从而形成浆体以便于将这些粉末引入到物品200上。对于粉末形式的添加物300，可利用振动阶段以促使添加物完全且均匀地覆盖在物品200上。物品200相对高的孔隙率有利地使添加物300能够引入(和/或合金化和/或混合)到物品200的金属(如Mo)基体上，如上所述。在引入添加物300之后，优选烧结经处理的物品200以使添加物300与物品200的金属基体反应和/或使添加物300扩散至物品200的基体中。例如，特别是对于难熔添加物，比如W，可在氢气氛中在(例如)约2000°C下烧结经处理的物品200 (其一个或多个表面上具有添加物300)如约2小时。在一些实施例中，其中添加物300是具有较低熔点的材料例如Cu，可在例如约700°C到约900°C之间的温度下烧结该经处理的物品200。在一些实施例中，经处理的物品200被热等静压压制以在其中加入添加物300。在烧结之后，所产生的物品可大体保持住物品200这些有利的小晶粒尺寸。在一些实施例中，在较低的第一温度(如约800°C到约1200°C之间的温度)下烧结经处理的物品200，以使添加物300至少先扩散进物品200内，然后在所述扩散之后，在较高的第二温度(如约2000°C或更高的温度，例如在约2000°C到约2600°C之间的温度)下烧结，以使添加物300与物品200的基体反应(如合金化)。
[0031]如图4和图5的横截面视图所示，根据本发明的实施例可制造具有性能(如机械性能、热学性能和/或电学性能)改进了的坩祸和其它物品。图4示出的坩祸400具有多个区域，每个区域具有不同的材料含量和/或机械性能。坩祸400可通过在Mo初级坩祸的内表面上沉积W粉(作为添加物300)、然后如上所述在高温(如约200(TC或更高温度)下烧结而形成。如图所示，坩祸400具有内层410，该内层包括通过Mo初级坩祸与W粉反应形成的Mo-W合金，或基本由其组成。坩祸400还具有外层420，该外层420 —般包括大体纯净的Mo或基本由大体纯净的Mo组成，因为如使W遍布整个坩祸400可能会增加重量或具有其它有害影响。在层410和420之间是区域430，该区域430同时包括Mo初级坩祸和W添加物或基本由它们组成(两者可按组成元素的含量范围内的任何含量被合金化和/或混合在一起)。在一个实施例中，W(或其它添加物300)的含量在区域430的厚度上从与层410的交界面处的较大值(如约层410内的W含量)梯度变化至与层420的交界面处的较小值(如约零)。在本发明的一些实施例中，W(或其它添加物300)的含量在区域430内是呈线性梯度的。在其它实施例中，添加物300的含量按照指数规律或依照互补误差函数随着(从物品400的表面)进入区域430的距离而减小。在一些实施例中，基本不存在层420，区域430从层410延伸至坩祸400的外表面，在此处W的含量约为零或为小于区域410内含量的某一有限值。
[0032]可利用本发明的实施例形成除了坩祸以外的物品。如图5所示，以上述方法用包括Cu或基本由Cu组成的添加物300处理过的电触头(如导线)500，可具有至少部分地围绕芯520的层或护皮510，该层或护皮510包括Mo和Cu的混合物或基本由它们组成，该芯520包括Mo或基本由Mo组成。层510内的Cu可给予触头500更高的导电性。如针对图4所描述的，触头500内的Cu在穿入触头500厚度的至少一部分上可具有大体呈梯度的含量，因此芯520可包含有限量的Cu (或其它添加物300)。
[0033]虽然图4和图5的物品已被描述为利用上文关于图1和图2描述的初级坩祸的加工而来，但是所述物品可利用任何合适的未经前驱体粉末的原位还原制成的起始(仍优选是相当多孔的)初级樹祸制造。
[0034]本文采用的术语和表达是用于描述而非限制的术语和表达，并且不打算在使用所述术语和表达时排除任何已示出和描述的特征及其部分的等同形式。另外，尽管已经描述了本发明的某些特定实施例，但对本领域技术人员显而易见的是，可以在不背离本发明的精神和范围的情况下使用包含本文公开的概念的其它实施例。因此，已描述的实施例在任何方面均被认为是示例性而非限制性的。
【权利要求】
1.一种制造具有一组预定的最终尺寸且基本由至少一种金属组成的成形物品的方法，该方法包括: 将前驱体粉末压制成具有沿至少一个方向大于最终尺寸的中间尺寸的体积，所述前驱体粉末包括化合物，该化合物包括(i)所述至少一种金属和(ii)非金属化学物质；且 随后，烧结经压制的所述前驱体粉末以(i)化学还原所述前驱体粉末，(ii)将所述具有中间尺寸的体积收缩成具有最终尺寸的成形物品，且(iii)释放非金属副产品。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，非金属物质包括氧或铵中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一种金属包括钼。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述前驱体粉末包括二钼酸铵。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，从中间尺寸到最终尺寸的体积收缩在约50%到70%的范围之内。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述前驱体粉末通过冷等静压压制。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，烧结所述前驱体粉末包括多个加热阶段，各阶段具有不同的最高温度。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，至少两个所述加热阶段中的每一个均包括将经压制的粉末化学还原成一不同的中间产品。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述成形物品在烧结之后具有在约90%到约95%范围内的致密度。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述烧结在包括氢的气氛中实施。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述成形物品包括坩祸。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述副产品包括氨气、氧气或水蒸气中的至少一种。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，烧结经压制的所述前驱体粉末包括: 在小于约1000°C的第一温度下烧结至少2小时；且 随后，在选自约1450°C到约1800°C范围的第二温度下烧结至少6小时。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，烧结经压制的所述前驱体粉末包括: 在选自约450°C到约650°C范围的第一温度下、在选自约4小时到约6小时范围的第一时间段进行烧结； 随后，在选自约500°C到约700°C范围的第二温度下、在选自约5小时到约7小时范围的第二时间段进行烧结； 随后，在选自约800°C到约1000°C范围的第三温度下、在选自约I小时到约5小时范围的第三时间段进行烧结；且 随后，在选自约1450°C到约1800°C范围的第四温度下、在选自约6小时到约25小时范围的第四时间段进行烧结。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，烧结所述前驱体粉末包括: 在选自约450°C到约650°C范围的第一温度下、在选自约4小时到约6小时范围的第一时间段进行烧结； 随后，在大于第一温度且小于约700°C的第二温度下、在选自约5小时到约7小时范围的第二时间段进行烧结； 随后，在大于第二温度且小于约1000°c的第三温度下、在选自约I小时到约5小时范围的第三时间段进行烧结；且 随后，在大于第三温度且小于约1800°C的第四温度下、在选自约6小时到约25小时范围的第四时间段进行烧结。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，经压制的所述前驱体粉末在第一温度下烧结，在烧结经压制的所述前驱体粉末之后，进一步包括: 冷却所述成形物品至小于第一温度且大于100°c的第二温度；和 在第二温度下将所述成形物品(i)保持在选自约I小时到约8小时范围的第一时间段且(ii)保持在包括氢的气氛内。
17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括，在第二温度下将所述成形物品保持第一时间段之后，在小于第一温度且大于100°C的第三温度下将所述成形物品(i)保持在选自约I小时到约8小时范围的第二时间段且(ii)保持在包括氮的气氛内。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第二温度约等于所述第三温度。
19.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在所述成形物品的至少一个表面上施加添加物。
20.根据权利要求19所述的方法，进一步包括退火所述成形物品，从而将所述添加物与所述至少一种金属中的至少一种合金化或混合以形成经处理的物品。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述经处理的物品的至少一个表面包括所述至少一种金属和所述添加物的合金。
22.根据权利要求20所述的方法，其中，所述添加物的含量随所述经处理的物品的厚度变化而变化。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述添加物的含量是呈梯度变化的。
24.根据权利要求20所述的方法，其中，所述经处理的物品的厚度的一部分基本没有添加物。
25.根据权利要求20所述的方法，其中，所述经处理的物品的晶粒尺寸约等于成形物品的晶粒尺寸。
26.根据权利要求19所述的方法，其中，所述添加物包括钨或铜中的至少一种。
27.根据权利要求19所述的方法，其中，所述添加物是粉末。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，施加所述添加物包括喷撒、施浆或喷涂沉积中的至少一种。
29.—种制造具有一组预定的最终尺寸且基本由钼组成的成形物品的方法，该方法包括: 将铵基钼前驱体粉末压制成具有沿至少一个方向大于最终尺寸的中间尺寸的体积；且 随后，烧结经压制的粉末以化学还原前驱体粉末且并将具有中间尺寸的体积收缩成具有最终尺寸的成形物品， 其中，烧结所述经压制的粉末包括: 在选自约450°C到约650°C范围的第一温度下、在选自约4小时到约6小时范围的第一时间段进行烧结； 随后，在大于第一温度且小于约700°C的第二温度下，在选自约5小时到约7小时范围的第二时间段进行烧结； 随后，在大于第二温度且小于约1000°c的第三温度下，在选自约I小时到约5小时范围的第三时间段进行烧结；且 随后，在大于第三温度且小于约1800°C的第四温度下，在选自约6小时到约25小时范围的第四时间段进行烧结。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，所述铵基钼前驱体粉末包括二钼酸铵。
31.—种制造具有一组预定最终尺寸的且基本由钼组成的成形物品的方法，该方法包括: 将二钼酸铵粉末压制成具有沿至少一个方向大于最终尺寸的中间尺寸的体积；且随后，烧结经压制的粉末以化学还原前驱体粉末且并将具有中间尺寸的体积收缩成具有最终尺寸的成形物品， 其中，烧结所述经压制的粉末包括: 在第一温度下烧结以将二钼酸铵化学还原成三氧化钼； 随后，在第二温度下烧结以将三氧化钼化学还原成二氧化钼； 随后，在第三温度下烧结以将二氧化钼化学还原成钼；且 随后，在第四温度下烧结以致密化钼，从而形成所述成形物品。
32.根据权利要求31所述的方法，其中，(i)所述第四温度大于所述第三温度，(ii)所述第三温度大于所述第二温度，(iii)所述第二温度大于所述第一温度，且(iv)所述第一温度选自约100°C到约650°C的范围。
33.根据权利要求31所述的方法，其中，(i)所述第一温度选自约450°C到约650°C的范围，(?)所述第二温度选自约500°C到约700°C的范围，(iii)所述第三温度选自约800°C到约1000°C的范围，且(iv)所述第四温度选自约1450°C到约1800°C的范围。
34.根据权利要求33所述的方法，其中，⑴在所述第一温度下的烧结在选自约4小时到约6小时范围的第一时间段完成，(ii)在所述第二温度下的烧结在选自约5小时到约7小时范围的第二时间段完成，(iii)在所述第三温度下的烧结在选自约I小时到约5小时范围的第三时间段完成，且(iv)在所述第四温度下的烧结在选自约6小时到约25小时范围的第四时间段完成。
35.根据权利要求31所述的方法，其中，(i)在所述第一温度下的烧结在选自约4小时到约6小时范围的第一时间段完成，(ii)在所述第二温度下的烧结在选自约5小时到约7小时范围的第二时间段完成，(iii)在所述第三温度下的烧结在选自约I小时到约5小时范围的第三时间段完成，且(iv)在所述第四温度下的烧结在选自约6小时到约25小时范围的第四时间段完成。
36.一种处理成形物品的方法，该方法包括: 将添加物施加在包括金属的成形物品的至少一个表面上，所述成形物品具有小于约95%的致密度，和 退火所述成形物品，从而进行所述添加物与所述金属的合金化或混合中的至少一种以形成经处理的物品，所述经处理的物品包括(i)包含所述添加物与所述金属的合金或混合物的内层，(ii)基本由所述金属组成的外层，和(iii)在其间的包括具有梯度含量的所述添加物与所述金属的合金或混合物的区域。
37.一种樹祸，包括:基本由钼钨合金组成的内层；基本由钼组成的外层；和在两层之间的基本由具有呈梯度变化的含量的钼和钨组成的区域。
【文档编号】B22F3/10GK104470658SQ201380028611
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年5月16日 优先权日:2012年5月29日
【发明者】玛丽亚·波在娜·温尼卡, 盖理·A·洛扎克 申请人:H·C·施塔克公司, 玛丽亚·波在娜·温尼卡, 盖理·A·洛扎克