一種超聲波混合超細(xì)粉末制備tzm鉬合金的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及采用粉末冶金工藝制備難熔金屬合金方法，特別是一種超聲波混合超 細(xì)粉末制備TZM鉬合金的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] TZM合金（M〇0. 5Ti0.0 8Zr0. 02C)是目前用量多、用途廣的一種鉬合金。TZM鉬合 金具有高溫強(qiáng)度高、耐熱、抗磨損、低溫力學(xué)性能和焊接性能好，高溫硬度和剛度大，導(dǎo)熱、 導(dǎo)電性能好等優(yōu)點(diǎn)，可用于工作溫度為1400 °C左右的高溫結(jié)構(gòu)件，在化學(xué)工業(yè)、石油工業(yè)、 冶金工業(yè)及金屬加工工業(yè)、航天工業(yè)和核能技術(shù)等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用，如壓鑄模具材料、火 箭噴管喉襯、特種發(fā)動(dòng)機(jī)中的配氣閥體、燃燒室中的噴管、噴嘴、燃?xì)鈱?dǎo)管、熱離子能量轉(zhuǎn)換 器中的包套材料等。國外以奧地利PLANSEE公司為代表的鉬加工業(yè)已經(jīng)有規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)， 成品率達(dá)到70%，其一直未間斷對(duì)該合金的研發(fā)，繼續(xù)挖掘其性能潛力，提高其品質(zhì)，擴(kuò)大 其用途。
[0003] 國內(nèi)以西北有色金屬研究院、北京鋼鐵研究總院、中科院金屬所等單位為代表在 鉬頂頭、常規(guī)TZM棒材和板材等方面進(jìn)行了卓有成效的研究工作，但無論是在TZM化學(xué)成分 的控制，還是材料性能及其均勻性的控制方面和PLANSEE、CLIMAX(美國）等國際知名企業(yè) 相比較差別較大，主要表現(xiàn)在化學(xué)成分特別是氧含量明顯偏高；合金組織中強(qiáng)化相分布不 均勻；強(qiáng)化相組織偏大。在乳制厚度小于0. 5_的板材方面存在問題；棒材的橫向鍛造性能 不好（容易產(chǎn)生裂紋等缺陷），成材的批次均勻性較差，質(zhì)量不穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是要提供一種超聲波混合超細(xì)粉末制備TZM鉬合金的方法，利用超 聲波技術(shù)均勾混合納米級(jí)金屬粉末，制備高性能TZM鉬合金。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是按照以下技術(shù)方案實(shí)施的：
[0006] -種超聲波混合超細(xì)粉末制備TZM鉬合金的方法，包括以下步驟：
[0007] 1)在Mol粉末中添加粒度為100nm-5 μπι的氫化鈦和氫化錯(cuò)粉末以及粒度為 10nm-200nm的碳黑粉末得到混合粉末，所述的混合粉末中氫化鈦所占重量比為0. 4~ 0. 55%，氫化鋯粉末所占重量比為0. 06~0. 12%，碳黑所占重量比為0. 01~0. 04% ; [0008] 2)采用超聲波對(duì)上述混合粉末進(jìn)行預(yù)先混合，混合時(shí)間為5分鐘；再采用短時(shí)間 濕混和強(qiáng)力混合相結(jié)合的V型混料機(jī)攪拌均勻，球料重量比為1:1，攪拌時(shí)間為12小時(shí)；
[0009] 3)上述混合粉末采用等靜壓法壓制坯料，壓強(qiáng)為1. 8~3t/cm2,保壓時(shí)間0. 5~ 2分鐘；
[0010] 4)在真空爐中燒結(jié)上述壓制的坯料，燒結(jié)溫度1800~2000°C，保溫時(shí)間2~8小 時(shí)；
[0011] 5)采用常規(guī)方法鍛造、乳制TZM鉬合金棒材、板材，開坯溫度控制為1400~ 1600°C，加工量為50~90%時(shí)進(jìn)行消除應(yīng)力處理。
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用顆粒為lOOnm到5 μπι左右的氫化鈦和氫化鋯粉末， 顆粒為10nm到200nm左右的碳黑粉末，采用超聲波技術(shù)混合，使得合金中顆粒分布均勻，從 根本上解決合金組織中強(qiáng)化相分布不均勻；強(qiáng)化相組織偏大的問題，進(jìn)而降低了化學(xué)成分 特別是氧含量明顯偏高的問題，提高了材料的成品率。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明的V型混料機(jī)攪拌均勻的混合粉末的掃描電鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，在此發(fā)明的示意性實(shí)施例以及說明 用來解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0015] -種超聲波混合超細(xì)粉末制備TZM鉬合金的方法，采用粒度為100nm-5 μ m的氫化 鈦和氫化鋯粉末，粒度為10nm-200nm的碳黑粉末，采用超聲波技術(shù)混合以上原材料，用粉 末冶金方法制備TZM鉬合金。具體實(shí)施例如下：
[0016] 實(shí)施例1
[0017] 選用鉬粉（Mol) 20公斤、氫化鈦100克、氫化鋯12克、碳黑4克，采用超聲波技術(shù) 預(yù)先混合以上原材料5分鐘，采用短時(shí)間濕混和強(qiáng)力混合相結(jié)合的V型混料機(jī)攪拌均勻，球 料質(zhì)量比1: 1，混合時(shí)間6小時(shí)，此時(shí)的混合粉末的掃描電鏡照片如圖1所示；采用等靜壓 壓制坯料，壓強(qiáng)2t/cm2,保壓時(shí)間1分鐘，在真空爐中燒結(jié)以上壓制坯料，燒結(jié)溫度1900Γ， 保溫時(shí)間2小時(shí)；采用常規(guī)方法鍛造、乳制TZM鉬合金棒材、板材，開坯溫度1500°C，加工量 為80%時(shí)進(jìn)行消除應(yīng)力處理。
[0018] 實(shí)施例2
[0019] 選用鉬粉（Mol) 100公斤、氫化鈦500克、氫化鋯100克、碳黑50克，采用超聲波 技術(shù)預(yù)先混合以上原材料10分鐘，采用短時(shí)間濕混和強(qiáng)力混合相結(jié)合的V型混料機(jī)攪拌 均勻，球料質(zhì)量比1:1，混合時(shí)間18小時(shí)，此時(shí)的混合粉末的掃描電鏡照片如圖1所示；采 用等靜壓壓制坯料，壓強(qiáng)2. 5t/cm2,保壓時(shí)間2分鐘，在真空爐中燒結(jié)以上壓制坯料，燒結(jié) 溫度2000°C，保溫時(shí)間6小時(shí)；采用常規(guī)方法鍛造、乳制TZM鉬合金棒材、板材，開坯溫度 1600°C，加工量為70%時(shí)進(jìn)行消除應(yīng)力處理。
[0020] 由本發(fā)明的制備得到的TZM鉬合金的化學(xué)成分如表1，高溫力學(xué)性能如表2所示。
[0021] 表1 TZM合金化學(xué)成份比較，wt%
[0023] 表2 TZM合金板材（厚度0· 10mm)的高溫力學(xué)性能
[0024]
[0025] 綜述，本發(fā)明制備得到的ZTM鉬合金中顆粒分布均勻，從根本上解決合金組織中 強(qiáng)化相分布不均勻；強(qiáng)化相組織偏大的問題。進(jìn)而降低了化學(xué)成分特別是氧含量明顯偏高 的問題，提高了材料的成品率。
[0026] 本發(fā)明的技術(shù)方案不限于上述具體實(shí)施例的限制，凡是根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案做 出的技術(shù)變形，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種超聲波混合超細(xì)粉末制備TZM鉬合金的方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 在Mol粉末中添加粒度為100nm-5 y m的氫化鈦和氫化錯(cuò)粉末以及粒度為 10nm-200nm的碳黑粉末得到混合粉末，所述的混合粉末中氫化鈦所占重量比為0. 4~ 0. 55%，氫化鋯粉末所占重量比為0. 06~0. 12%，碳黑所占重量比為0. 01~0. 04% ; 2) 采用超聲波對(duì)上述混合粉末進(jìn)行預(yù)先混合，混合時(shí)間為5分鐘；再采用短時(shí)間濕混 和強(qiáng)力混合相結(jié)合的V型混料機(jī)攪拌均勻，球料重量比為1:1，攪拌時(shí)間為12小時(shí)； 3) 上述混合粉末采用等靜壓法壓制坯料，壓強(qiáng)為1. 8~3t/cm2,保壓時(shí)間0. 5~2分 鐘； 4) 在真空爐中燒結(jié)上述壓制的坯料，燒結(jié)溫度1800~2000°C，保溫時(shí)間2~8小時(shí)； 5) 采用常規(guī)方法鍛造、乳制TZM鉬合金棒材、板材，開坯溫度控制為1400~1600°C，加 工量為50~90 %時(shí)進(jìn)行消除應(yīng)力處理。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超聲波混合超細(xì)粉末制備TZM鉬合金的方法，采用粒度為100nm-5μm的氫化鈦和氫化鋯粉末，粒度為10nm-200nm的碳黑粉末，采用超聲波技術(shù)混合以上原材料，用粉末冶金方法制備TZM鉬合金。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用顆粒為100nm到5μm左右的氫化鈦和氫化鋯粉末，顆粒為10nm到200nm左右的碳黑粉末，采用超聲波技術(shù)混合，使得合金中顆粒分布均勻，從根本上解決合金組織中強(qiáng)化相分布不均勻；強(qiáng)化相組織偏大的問題，進(jìn)而降低了化學(xué)成分特別是氧含量明顯偏高的問題，提高了材料的成品率。
【IPC分類】B22F1/00
【公開號(hào)】CN105234389
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510648744
【發(fā)明人】譚栓斌, 賈先, 馬錫琪
【申請(qǐng)人】西安思源學(xué)院
【公開日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年10月9日