一种钼基组态合金材料制备方法与流程

本发明应用于钼基顶头、钼基超高温合金等，具体地说是涉及一种钼基组态合金材料制备方法。

背景技术：

自鞍钢《革新快报》1965年12期，鞍钢无缝钢管厂和科学院金属研究所等单位合作下试验成功了穿不锈管用的钼基顶头，解决了长期来未能解决不锈钢无缝钢管穿孔难题。到2018年12月已有53年历史。经过几代人的努力，钼基顶头合金在制备方法方面并有显著的技术突破和变革；现有钼基顶头是在mo粉末中添加tih2、zrh2、c(或nbc、yb2o3）和ceo2等粉末；ceo2含量一般控制在＜1.7%，对提高钼基顶头的硬度和强度有限，布氏硬度<hb220。现有钼顶头烧结硬度过低时，钼顶头出现软化和强度不足等现象，烧结硬度过高时，出现裂纹或穿孔时断裂现象等；钼顶头熔点高，硬度低、强度低、穿孔数量少。

《中国稀土学报》，第23卷，增刊，2005年12月文章《掺杂氧化铈对钼性能的影响》，添加ceo2量质量比为3.5%时，最大平均硬度（hv10）232.9，密度9.79g/cm2，对提高钼顶头硬度能力十分有限，该技术如果应用于钼顶头生产中，还存在有很多的技术问题需要解决。因此，在钼顶头生产中并没有得到应用。

钼是重要的战略金属，钼及其合金可用作航空航天工业的关键部件，如发动机的火焰喷嘴和燃烧室、航天器的鼻锥和喷嘴等，服役条件苛刻，但目前应用的合金高温耐磨性能并不理想；2015年07月07日8:55据《中国有色金属报》报道，由河南科技大学牵头攻关《高温高耐磨钼合金》，室温显微硬度达到hv400，其硬质相氧化铝的颗粒尺寸为500nm左右，与钼基体界面结合良好；1300℃的高温硬度大于hv330，高温拉伸强度大于250mpa，延伸率大于20%；硬度衰减(400-330=)-hv70；主要技术缺陷是在1300℃高温时，硬度衰减很大-hv70，硬度衰减率为-70/400=-17.5%。

《一种氧化锆钼合金电极的制备方法》专利，申请号201410814515.5，是将钼粉和zro2粉末混合均匀，得到mo-zro2合金粉末；所述zro2粉末的质量为钼粉质量的6.0％时，采用1980℃烧结，保温8小时后，硬度hv228左右，通过加热至1450℃～1500℃后保温40min～90min，需要对烧结合金棒进行多火次锻造，才可以提高钼合金的强度和性能。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，在于针对上述技术所存在的不足，提供了一种钼基组态合金材料制备方法。该方法可以制备出高性能《钼基组态合金》。该制备方法特点是，施工简单，可省略锻造工序，降低生产成本，安全可靠，容易掌握。适应钼基顶头和钼基超高温合金等规模化生产；采用该方法所制备的《钼组态合金试样》，硬度为hv380时，高温（1300℃）硬度衰减小（高温1300℃回火时，硬度hv376，硬度衰减仅hv4，硬度衰减率仅为-4/380=-1.05%)。

为解决上述技术存在的问题，本发明所采用的技术方案是，一种钼基组态合金材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步、将cr2o3粉末、ceo2粉末和mo粉末均匀混合，得到mo-(cr2o3)-(ceo2)合金粉末；所述的cr2o3粉末+ceo2粉末的质量是合金粉末总质量比的6-22%；

第二步、将mo-(cr2o3)-(ceo2)合金粉末压制成mo-(cr2o3)-(ceo2)合金棒；

第三步、将mo-(cr2o3)-(ceo2)合金棒放入有氢气或氩气保护的中频感应烧结炉中，在温度为1960-2180℃条件下进行烧结，根据工件体积大小或质量大小决定保温时间5-10小时；

第四步、随炉冷却。

根据上述要求，一种钼基组态合金材料制备方法其特征在于，在第一步中所述的cr2o3粉末为暗绿色晶体或绿色粉末，熔点2263℃，密度5.21克/立方厘米。

根据上述要求，一种钼基组态合金材料制备方法其特征在于，在第一步中所述的ceo2粉末为白色粉末，熔点2379℃，密度7.3克/立方厘米。

根据上述要求，一种钼基组态合金材料制备方法其特征在于，在第一步中所述的mo粉末的平均费氏粒度为1.5μm～3.5μm。

根据上述要求，一种钼基组态合金材料制备方法其特征在于，在第一步中所述的cr2o3粉末+ceo2粉末的质量是合金粉末总质量比的6-22%。

根据上述要求，一种钼基组态合金材料制备方法其特征在于，在第二步中所述的压制是采用静等压机压制《钼基组态合金试样》。车削后，试样直径为φ30mm。

根据上述要求，一种钼基组态合金材料制备方法其特征在于，在第三步中所述制作的《钼基组态合金试样》的烧结硬度≧hv262，烧结密度≧9.28g/cm3，烧结合金晶粒度≧7.25级。

根据上述要求，一种钼基组态合金材料制备方法其特征在于，在第三步中，制作《钼基组态合金试样》烧结硬度为hv380，烧结密度9.63g/cm3；试样放入《钼丝电阻炉》中回火，在有氢气保护条件下加热至1300℃，保温40分钟，然后断电打开炉门空冷至室温，硬度hv376，密度9.68g/cm3，硬度衰减hv4，硬度衰减率为-4/380=-1.05%。

下面通过实施例，对本发明技术方案做进一步的详细说明；

具体实施方式

实施例1

本实施例包括以下步骤:

第一步、将cr2o3粉末0.282kg、ceo2粉末0.306kg和mo粉末6kg放入混料机中24小时均匀混合，得到mo-(cr2o3)-(ceo2)合金粉末；所述的cr2o3粉末+ceo2粉末的质量为0.588kg，是合金粉末总质量6.668kg比的8.818%；所述钼粉的平均费氏粒度为1.5μm；

第二步、将mo-(cr2o3)-(ceo2)合金粉末采用静等压机压制，得到mo-(cr2o3)-(ceo2)合金棒。液压油泵压力表显示2000kg/cm2。车削后，试样直径为φ30mm；

第三步、将mo-(cr2o3)-(ceo2)合金棒放入中频感应烧结炉内加热，升温至450℃后，通入氢气保护，在温度为1960℃条件下保温10小时进行烧结；

第四步、随炉冷却得到《钼基组态合金试样》，然后送交检测部门检测，我们可以得到以下的数据；《说明书附图》图1所示；

第五步、将第四步中得到的《钼基组态合金试样》放入《钼丝电阻炉》中，采用超高温消除应力回火，在有氢气保护的条件下加热至1300℃，保温40分钟，断电，打开炉门空冷；然后送交检验部门检测数据，数据如下表，《说明书附图》图2所示；

注：

1、随炉试样01-1号，回火前与回火后硬度衰减为380-376=-hv4；

2、随炉试样01-1号，回火前与回火后硬度衰减率为-4/380=-1.05%；

随炉试样01-1号烧结后金相检测，x200；晶粒度7.25级；《说明书附图》图3所示。

实施例2

本实施例包括以下步骤:

第一步、将cr2o3粉末0.198kg、ceo2粉末0.185kg和mo粉末6kg放入混料机中24小时均匀混合，得到mo-(cr2o3)-(ceo2)合金粉末；所述的cr2o3粉末+ceo2粉末的质量为0.383kg，是合金粉末总质量6.383kg比的6%；所述钼粉的平均费氏粒度为2.45μm；

第二步、将mo-(cr2o3)-(ceo2)合金粉末采用静等压机压制，得到mo-(cr2o3)-(ceo2)合金棒。液压油泵压力表显示2000kg/cm2。车削后，试样直径为φ30mm；

第三步、将mo-(cr2o3)-(ceo2)合金棒放入中频感应烧结炉内加热，升温至450℃后，通入氢气保护，在温度为2060℃条件下保温8小时进行烧结；

第四步、随炉冷却得到《钼基组态合金试样》，然后送交检测部门检测，我们可以得到以下的数据；《说明书附图》图4所示；

随炉试样05-3号烧结后金相检测，x200；晶粒度8.5级；《说明书附图》图5所示。

实施例3

本实施例包括以下步骤:

第一步、将cr2o3粉末0.431kg、ceo2粉末0.387kg和mo粉末6kg放入混料机中24小时均匀混合，得到mo-(cr2o3)-(ceo2)合金粉末；所述的cr2o3粉末+ceo2粉末的质量为0.818kg，是合金粉末总质量6.818kg比的12%；所述钼粉的平均费氏粒度为3.5μm；

第二步、将mo-(cr2o3)-(ceo2)合金粉末采用静等压机压制，得到mo-(cr2o3)-(ceo2)合金棒。液压油泵压力表显示2000kg/cm2。车削后，试样直径为φ30mm；

第三步、将mo-(cr2o3)-(ceo2)合金棒放入中频感应烧结炉内加热，升温至450℃后，再通入氢气保护，在温度为2180℃条件下保温5小时进行烧结；

第四步、随炉冷却得到《钼基组态合金试样》，然后送交检测部门检测，我们可以得到以下的数据；《说明书附图》图6所示。

实施例4

本实施例包括以下步骤:

第一步、将cr2o3粉末0.533kg、ceo2粉末1kg和mo粉末5.435kg放入混料机中24小时均匀混合，得到mo-(cr2o3)-(ceo2)合金粉末；所述的cr2o3粉末+ceo2粉末的质量为1.533kg，是合金粉末总质量6.968kg比的22%；所述钼粉的平均费氏粒度为2.73μm；

第二步、将mo-(cr2o3)-(ceo2)合金粉末采用静等压机压制，得到mo-(cr2o3)-(ceo2)合金棒。液压油泵压力表显示2000kg/cm2。车削后，试样直径为φ30mm；

第三步、将mo-(cr2o3)-(ceo2)合金棒放入中频感应烧结炉内加热，升温至450℃后，再通入氢气保护，在温度为1980℃条件下保温8小时进行烧结；

第四步、随炉冷却得到《钼基组态合金试样》，然后送交检测部门检测，我们可以得到以下的数据；《说明书附图》图7所示。

上面对本发明专利的实施方式和方法做出了详细的说明。但是本发明专利是不局限于上述实施的方式和方法。在所属的技术领域内，在普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明专利为宗旨的前提下做出各种形式的变化。