一种Al4SiC4-HfC包覆制备低氧钼及钼合金的方法技术

本发明专利技术公开了一种Al4SiC4-HfC包覆制备低氧钼及钼合金的方法，该方法采用注射填充的方法，按体积比为1：3～1：2将Al4SiC4-HfC粉末与复合粘结剂混合成料浆，将此料浆注射填充至压制模具中的钼和钼合金粉末周围，填充厚度为1～3mm。经过50～100KN的压力压制形成Al4SiC4-HfC包覆的钼及钼合金压坯，再经过钼及钼合金的常规烧结及退火，制备出Al4SiC4-HfC包覆的低氧钼及钼合金材料。具有抗氧化能力优异、使用寿命长、包覆层与基体结合强度高，相容性好、成本低、工艺简单等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制备低氧金属合金的方法，特别涉及一种Al4SiC4-HfC包覆制备低氧钼及钼合金的方法。
技术介绍
钼具有强度大、硬度高、耐磨性和导热导电性好等特点，钼合金除具有钼的特点外，还具有膨胀系数小、耐蚀性能好的优点，常被用作高温结构材料和功能材料，因而广泛应用于冶金、机械、石油、化工、国防、航空航天、电子、核工业等诸多领域。但由于钼及钼合金在温度达到400℃时发生氧化，形成MoO2；在500℃～600℃时迅速氧化成MoO3挥发。所以钼的氧化行为影响了其高温力学性能。 常见的抗氧化涂层有：Ni、Pd、Au、Rh等金属电镀涂层；Ni-Cr、Pt、Pt-Rh等包覆涂层；Cr、Cr-Y、Cr-Mn熔盐电镀涂层。但Ni与Mo的膨胀系数相差较大，在高温互扩散出现脆性相，Cr涂层高温氧化变脆而脱落；贵金属涂层如Pt、Y等，在温度超过1400℃与Mo发生互扩散。 采用电镀、喷涂、熔覆、气相沉积等涂层工艺，涂层与基体的结合强度低，相容性较差，造成使用过程中涂层开裂甚至脱落，从而影响涂层对基体的抗氧化能力。
技术实现思路
针对现有防氧化技术存在的缺陷或不足，本专利技术的目的在于，提出一种Al4SiC4-HfC包覆制备低氧钼及钼合金的方法。 为了实现上述任务，本专利技术采用如下的技术解决方案： 一种Al4SiC4-HfC包覆制备低氧钼及钼合金的方法，其特征在于，按照如下步骤进行： (1)将Al4SiC4粉末与HfC粉末按质量分数百分比Al4SiC4：HfC＝(55％～75％)：(25％～45％)混合均匀得到Al4SiC4-HfC粉末，将Al4SiC4-HfC粉末与复合粘结剂按体积比1：3～1：2混合，搅拌均匀，配制成粘稠状包覆填充料浆； (2)先使用包覆填充料浆均匀平铺涂覆至压制模具的型腔底部，包覆填充料浆在压制模具的型腔底部的涂层厚度为1～3mm；然后采用轻质填充块放置在涂层上方，填充块与压制模具的型腔同轴，使得填充块的侧面与压制模具的型腔内壁围成一个边长为1mm～3mm的半封闭的料槽，再用包覆填充料浆采用注射的方式填充至此料槽内； 待料槽内的包覆填充料浆固化后，撤去轻质填充块；将钼及钼合金粉末装料至包覆填充料浆所围成的半封闭腔体内，钼及钼合金粉末装料高度与包覆填充料浆围成的半封闭腔体高度相平；之后再使用包覆填充料浆覆盖钼及钼合金粉料上表面，覆盖厚度1～3mm，以实现包覆填充料浆对钼及钼合金粉体的全封闭包覆； (3)用50KN～100KN的压力压制步骤(2)制得的由包覆填充料浆全封闭包覆的钼及钼合金粉体物料，压制成形的坯料经过钼及钼合金的常规烧结及退火，得到表面Al4SiC4-HfC包覆的低氧钼及钼合金材料。 根据本专利技术，所述的钼及钼合金粉末为纯钼、TZM合金、TZC合金、钼镧合金、钼钛合金、钼铼合金或钼铜合金制备。 所述的复合粘结剂采用钛酸钾纤维粘结剂、甲基丙烯酸单体热熔粘结剂、硅氧烷热熔粘结剂、分散剂按体积比8：3：2：1配制。 本专利技术通过Al4SiC4-HfC包覆钼及钼合金，首先在200℃～400℃温度区间，钼及钼合金表面的残余氧被Al4SiC4-HfC中的C还原，生成的CO2气体通过孔隙扩散至界面，随着烧结过程被排出合金体。其次，钼及钼合金内部的残余氧在一般钼及钼合金开始发生氧化挥发，并导致性能恶化的温度区间400℃～1650℃，与包覆填充Al4SiC4-HfC中的Al、Si、Hf发生反应，生成氧化物，形成致密的氧化膜。先后在最外层形成Al2O3氧化膜，在中间层形成致密的SiO2及HfO2氧化层，既消耗掉钼及钼合金内部的残余氧，同时又由于致密氧化膜和氧化层的形成，防止环境介质中的氧通过扩散进入钼及钼合金基体中，有效降低了钼及钼合金中的氧含量，从而可以制备出低氧钼及钼合金材料。本专利技术与现有技术相比，有如下优点： (1)与碳还原真空烧结工艺相比，本方法在钼及钼合金基体中不会出现脆性相碳化物析出，导致材料脆化、延伸率下降。并且Al4SiC4-HfC包覆层与钼及钼合金的膨胀系数相近，高温互扩散现象不明显，也不易分层，影响钼及钼合金基体的高温力学性能。 (2)先后在钼及钼合金的最外层和中间层形成Al2O3氧化膜和致密的SiO2、HfO2氧化层，多层防护，阻止氧通过扩散作用进入钼及钼合金基体，造成对基体的氧化，抗氧化能力优异。 (3)采用包覆-压制-烧结的粉末冶金工艺制备出的Al4SiC4-HfC包覆层的热稳定性、硬度及耐磨性能优异，与钼及钼合金基体的结合强度高，相容性好，制备出的低氧钼及钼合金材料的高温使用寿命长。 (4)工艺简单，流程短、成本低、易于实现工业化生产。 附图说明 图1是实施例1经过本专利技术包覆制备低氧TZM合金产品的电镜扫描照片(SEM) 图2是实施例1经过本专利技术包覆制备低氧TZM合金产品的基体区域电镜扫描照片(SEM) 下面结合附图和实施例对本专利技术的作进一步说明。 具体实施方式 需要说明的是，以下的实施例是本专利技术较优的例子，仅用于说明本发明，本专利技术不限于上述实施例，凡是根据本专利技术技术的技术方案所作的技术特征的添加、等效变换，均属于本专利技术技术方案的保护范围。 在以下的实施例中，所述的钼及钼合金粉末为纯钼、TZM合金、TZC合金、钼镧合金、钼钛合金、钼铼合金或钼铜合金制备。 复合粘结剂采用钛酸钾纤维粘结剂、甲基丙烯酸单体热熔粘结剂、硅氧烷热熔粘结剂、分散剂按体积比8：3：2：1配制。 实施例1： 将Al4SiC4粉末与HfC粉末按质量分数百分比为Al4SiC4：HfC＝55％：45％混合均匀得到Al4SiC4-HfC粉末，将Al4SiC4-HfC粉末与复合粘结剂按体积比1：3混合，搅拌均匀，配制成粘稠状包覆填充料浆。 先使用包覆填充料浆均匀平铺涂覆至压制模具的型腔底部，包覆填充料浆在压制模具的型腔底部的涂层厚度为1mm。然后采用轻质填充块放置在涂层上方，填充块与压制模具的型腔同轴，使得填充块的侧面与压制模具的型腔内壁围成一个边长为1mm的半封闭的料槽，再用包覆填充料浆采用注射的方式填充至本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Al4SiC4‑HfC包覆制备低氧钼及钼合金的方法，其特征在于，按照下列步骤进行：(1)将Al4SiC4粉末与HfC粉末按质量分数百分比为Al4SiC4：HfC＝(55％～75％)：(25％～45％)混合均匀得到Al4SiC4‑HfC粉末，将Al4SiC4‑HfC粉末与复合粘结剂按体积比1：3～1：2混合，搅拌均匀，配制成粘稠状的包覆填充料浆；(2)先使用包覆填充料浆均匀平铺涂覆至压制模具的型腔底部，包覆填充料浆在压制模具的型腔底部的涂层厚度为1～3mm；然后采用轻质填充块放置在涂层上方，填充块与压制模具的型腔同轴，使得填充块的侧面与压制模具的型腔内壁围成一个边长为1mm～3mm的半封闭的料槽，再用包覆填充料浆采用注射的方式填充至此料槽内；待料槽内的包覆填充料浆固化后，撤去轻质填充块；将钼及钼合金粉末装料至包覆填充料浆所围成的半封闭腔体内，钼及钼合金粉末装料高度与包覆填充料浆围成的半封闭腔体高度相平；之后再使用包覆填充料浆覆盖钼及钼合金粉料上表面，覆盖厚度1～3mm，以实现包覆填充料浆对钼及钼合金粉体的全封闭包覆；(3)用50KN～100KN的压力压制步骤(2)制得的由包覆填充料浆全封闭包覆的钼及钼合金粉体物料，压制成形的坯料经过钼及钼合金的常规烧结及退火，得到表面Al4SiC4‑HfC包覆的低氧钼及钼合金材料。...

【技术特征摘要】
1.一种Al4SiC4-HfC包覆制备低氧钼及钼合金的方法，其特征在于，
按照下列步骤进行：
(1)将Al4SiC4粉末与HfC粉末按质量分数百分比为Al4SiC4：HfC＝
(55％～75％)：(25％～45％)混合均匀得到Al4SiC4-HfC粉末，将Al4SiC4-HfC
粉末与复合粘结剂按体积比1：3～1：2混合，搅拌均匀，配制成粘稠状的
包覆填充料浆；
(2)先使用包覆填充料浆均匀平铺涂覆至压制模具的型腔底部，包
覆填充料浆在压制模具的型腔底部的涂层厚度为1～3mm；然后采用轻质填
充块放置在涂层上方，填充块与压制模具的型腔同轴，使得填充块的侧面
与压制模具的型腔内壁围成一个边长为1mm～3mm的半封闭的料槽，再用
包覆填充料浆采用注射的方式填充至此料槽内；
待料槽内的包覆填充料浆固化后，撤去轻质填充块；将钼及钼合金粉
末...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡平，王快社，于志涛，杨帆，谭江飞，何欢承，康轩齐，
申请(专利权)人：西安瑞科新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61