技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種稀土陶瓷強化鉬合金，同時涉及一種該鉬合金的制備方法。

背景技術(shù)

金屬鉬及其合金具有熔點高、高溫強度大、高溫蠕變速率低、膨脹系數(shù)小、導(dǎo)熱導(dǎo)電及抗熱震性能優(yōu)、抗磨損和抗腐蝕性能強等特性，作為高性能材料而廣泛應(yīng)用于冶金、機械、石油、化工、國防、航空、航天、電子、核工業(yè)等諸多領(lǐng)域。然而，金屬鉬在高溫下強度、韌性、硬度較差，再結(jié)晶溫度低，再結(jié)晶后易脆斷。同時，鉬及其合金低溫脆性大，塑-脆轉(zhuǎn)變溫度高。這些缺點影響了鉬及其合金的加工性能，從而限制其應(yīng)用范圍。

目前，稀土鉬合金具有很高的再結(jié)晶溫度和優(yōu)良的力學笥能，廣泛應(yīng)用于高溫工況條件下，但其內(nèi)部不含高硬度的耐磨相，因為高溫抗磨性差。TZM合金內(nèi)部含有耐磨相，高溫耐磨性優(yōu)于TZM合金，因此高溫抗磨領(lǐng)域應(yīng)用鉬合金主要為TZM合金，但由于TZM合金中的硬質(zhì)抗磨相量很少，所以其耐磨性有限。因此，同時具有高的再結(jié)晶溫度、優(yōu)良的力學性能和高溫抗磨性鉬合金在高溫抗磨領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種稀土陶瓷強化鉬合金，提高鉬合金的再結(jié)晶溫度、高溫硬度和高溫耐磨性。

為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明稀土陶瓷強化鉬合金所采用的技術(shù)方案是：一種稀土陶瓷強化鉬合金，是由以下體重量分比的組分組成：氧化鋁1.2～6.4％，氧化鑭0.5～2.5％，余量為鉬及不可避免的雜質(zhì)。

本發(fā)明的稀土陶瓷強化鉬合金采用如下方法制備：

1)稱取鉬酸銨、鑭的含氧酸可溶性鹽和鋁的含氧酸可溶性鹽分別配制成溶液；

2)向鉬酸銨溶液中加入檸檬酸混合均勻，然后加入配制好的鋁鹽溶液與鑭鹽溶液，在80～85℃保溫6～8個小時得到濕凝膠；

3)將濕凝膠在120～140℃烘干6～10小時得到干凝膠，然后在540～580℃焙燒得到混合粉末；

4)將混合粉末在520～980℃氫氣氣氛下還原6～11小時；

5)將還原的混合粉末在400～600MPa壓力下制成坯料，將坯料在1700～1900℃氫氣氣氛下燒結(jié)15～18小時，制得鉬合金。

步驟2)鉬酸銨與檸檬酸的質(zhì)量比為1∶1.35～4。

步驟1)配制的硝酸鋁溶液的質(zhì)量濃度為30～35％。

步驟1)配制的硝酸鑭溶液的質(zhì)量濃度為20～25％。

步驟4)所述氫氣氣氛還原為首先在520～560℃氫氣氣氛下還原反應(yīng)3～5小時，然后在950～980℃氫氣氣氛下還原反應(yīng)2～4小時。

所述鑭的含氧酸可溶性鹽為硝酸鑭、草酸鑭、磷酸鋁或醋酸鑭。

所述鋁的含氧酸可溶性鹽為硝酸鋁、草酸鋁、磷酸鋁或醋酸鋁。

所述鉬酸銨為二鉬酸銨、四鉬酸銨中的一種或其任意組合。

本發(fā)明的鉬合金，在鉬中添加稀土陶瓷不僅可以提高鉬合金的再結(jié)晶溫度和高溫抗蠕變性能，而且明顯降低鉬的塑脆轉(zhuǎn)變溫度，增加延伸性，改善鉬的室溫脆性。氧化鋁是一種具有高溫穩(wěn)定性強、硬度高、耐磨性強等優(yōu)異性能的化合物。本發(fā)明的鉬合金是在鉬金屬基體中均勻分布稀土氧化物和氧化鋁陶瓷，使得該材料同時具有較高的再結(jié)晶溫度、高溫抗蠕變性能和高溫抗磨性。滿足了高溫抗磨領(lǐng)域?qū)︺f合金再結(jié)晶溫度、力學性能和磨損性能的特殊要求。

本發(fā)明鉬合金的制備方法中，采用了硝酸鑭溶液、硝酸鋁溶液與鉬酸銨溶液混合，其中加入檸檬酸使絡(luò)合反應(yīng)充分，然后將凝膠經(jīng)干燥、焙燒、還原后得到混合粉末，保證了氧化鑭與氧化鋁均勻的分散在鉬基體中，保證了所得到的氧化鋁的顆粒度在0.4～2微米，不影響氧化鉬的還原過程。制備過程中所涉及的化學方程式如下所示：

4Al(NO₃)₃→2Al₂O₃+12NO₂+3O₂

4La(NO₃)₃→2La₂O₃+12NO₂+3O₂

MoO₂+2H₂→Mo+2H₂O

MoO₃+2H₂→Mo+3H₂O