颗粒增强钼/钨基复合材料的压制、烧结新方法技术

本发明专利技术涉及一种颗粒增强钼/钨基复合材料的压制、烧结新方法，属于粉末冶金技术领域。本发明专利技术的压制、烧结新方法，对于费氏粒度不大于2μm的粉采用两次压制的方式得到压制坯，对于费氏粒度为2μm以上的粉，直接压制；对压制坯先氢气烧结，再进行真空烧结，且氢气烧结采用低温烧结和高温烧结相结合的方式。该方法的压制和烧结方式，可有效脱氧和提高致密度。采用两次压制的方式，有效提高了细粉的压制成品率，在进行氢气烧结时，采用低温烧结以充分脱氧，然后再进行高温烧结，在进一步提高脱氧程度的同时，有效缓解了闭孔，进而保证在真空烧结时，有利于空隙中的气体排出，为真空烧结提供更大的烧结驱动力，使得烧结坯具有更高的致密度。

A new method of pressing and sintering for particle reinforced Mo / W matrix composites

【技术实现步骤摘要】
颗粒增强钼/钨基复合材料的压制、烧结新方法
本专利技术涉及一种颗粒增强钼/钨基复合材料的压制、烧结新方法，属于粉末冶金

技术介绍
钨及其合金、钼及其合金均具有良好的高温强度和高温硬度，良好的导热性和导电性，低的热膨胀系数，优异的耐磨性和抗腐蚀性，被广泛应用于航天航空、能源电力、微电子、生物医药、机械加工、医疗器械、照明、玻纤、国防建设等领域。尤其是颗粒增强复合粉，即颗粒增强钼粉和颗粒增强钨粉，颗粒增强相的存在使得钼粉和钨粉具有更优的性能，进一步拓宽了应用领域，其中，颗粒增强钼粉是由钼和氧化物增强颗粒组成，氧化物颗粒弥散增强钼合金，可提高钼合金的低温强度、塑韧性、抗拉强度等性能，比如中国专利CN107254594B、CN104328296A、CN104328301A、CN104294133A等均公开了颗粒增强钼粉的制备方法，颗粒增强钨粉是由钨和氧化物增强颗粒组成，氧化物颗粒弥散增强钨合金，可提高钨合金的高温性能、耐磨性能等性能，比如中国专利CN107008917B、CN105603235A等均公开了颗粒增强钨粉的制备方法，颗粒增强钼粉和颗粒增强钨粉中的颗粒增强相可以为氧化锆、氧化铝、氧化镧等氧化物。对于氧化物掺杂的钨复合粉体和氧化物掺杂的钼复合粉体，由于氧化物具有强烈的阻止钨颗粒和钼颗粒长大的作用，一般来讲，经两段还原后的钨复合粉体和钼复合粉体的粒度都比较小，费氏粒度大多为2μm以下，甚至1μm以下，属于超细粉体。颗粒增强钼超细粉体或颗粒增强钨超细粉体的压制是一个工艺难题，存在收缩量大、压不实、易产生裂纹、断裂甚至碎裂等问题。此外，颗粒细小的颗粒增强钼粉和颗粒增强钨粉中具有较高的含氧量，传统的烧结方法无法有效脱氧和得到致密度高的烧结坯。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种颗粒增强钼/钨基复合材料的压制、烧结新方法，能够有效脱氧，提高烧结坯的致密度。本专利技术的技术方案如下：一种颗粒增强钼/钨基复合材料的压制、烧结新方法，包括以下步骤：(1)压制(a)对于费氏粒度不大于2μm的颗粒增强复合粉，将配方量的颗粒增强复合粉中的一部分压块后破碎过筛，形成粒径大于所述颗粒增强复合粉的粗粉，将粗粉和剩余部分的颗粒增强复合粉混合，然后进行压制，得到压制坯；(b)对于费氏粒度为2μm以上的颗粒增强复合粉，直接对颗粒增强复合粉进行压制，得到压制坯；所述颗粒增强复合粉为颗粒增强钼粉或颗粒增强钨粉；所述颗粒增强钼粉由钼和氧化物增强颗粒组成；所述颗粒增强钨粉由钨和氧化物增强颗粒组成；(2)两次烧结对步骤(1)得到的压制坯依次进行氢气烧结和真空烧结；所述颗粒增强复合粉为颗粒增强钼粉时，所述氢气烧结为：在1350～1450℃下进行2h以上的低温烧结，然后在1600～1700℃下进行1h以内的高温烧结；所述真空烧结的温度为1850～1950℃；所述颗粒增强复合粉为颗粒增强钨粉时，所述氢气烧结为：在1550～1650℃下进行2h以上的低温烧结，然后在2000～2100℃下进行1h以内的高温烧结；所述真空烧结的温度为2200～2350℃。本专利技术的颗粒增强钼/钨基复合材料的压制、烧结新方法中，对于费氏粒度不大于2μm的粉采用两次压制的方式得到压制坯，对于费氏粒度为2μm以上的粉，经一次压制得到压制坯，通过对压制坯进行两次烧结——氢气烧结和真空烧结结合，以达到有效脱氧和提高致密度的目的。在进行氢气烧结时，先进行低温烧结2h以上，以充分脱氧，然后再进行1h以内的高温烧结，在进一步脱氧的同时缓解闭孔，进而保证在真空烧结时，有利于空隙中的气体排出，为真空烧结提供更大的烧结驱动力，使得烧结坯具有更高的致密度。本专利技术将两种烧结工艺相互结合，可达到更好的效果。该方法先用氢气保护进行第一次烧结，以达到充分脱氧的目的，烧结温度低于正常烧结温度，烧结坯中的空隙还没完全闭合，再进行第二次真空烧结，真空环境有利于空隙中的气体排出，为烧结提供更大的烧结动力，有利于获得更高的相对烧结密度。本专利技术的氢气烧结中，全程通入纯度为99.999％的高纯氢气进行保护，保证烧结坯足够低的含氧量。该方法具有良好的应用前景和推广价值，对于颗粒增强钼基复合材料的增强相无特殊限制，只要是本领域常规的氧化物增强钼基复合材料即可，对于氧化物的种类不作特殊限制，可以是氧化铝、氧化锆、氧化镧等。对于颗粒增强钨基复合材料的增强相无特殊限制，只要是本领域常规的氧化物增强钨基复合材料即可，对于氧化物的种类不作特殊限制，可以是氧化铝、氧化锆、氧化镧等。优选地，步骤(1)中，所述颗粒增强钼粉的增强颗粒为氧化铝和/或氧化锆；所述颗粒增强钨粉的增强颗粒为氧化铝和/或氧化锆。比如，颗粒增强钼粉可以为Al2O3p/Mo、ZrO2p/Mo，颗粒增强钨粉可以为Al2O3p/W、ZrO2p/W。对于颗粒增强钼基复合材料和颗粒增强钨基复合材料的来源不作限制，采用本领域常规方法制得的即可，如可以是液-液或固-液掺杂法制备钨(钼)基复合粉体，比如由中国专利CN107254594B、CN104328296A、CN104328301A、CN104294133A、CN107008917B、CN105603235A等公开的颗粒增强钼基复合材料和颗粒增强钨基复合材料的制备方法制得的钨(钼)基复合粉体。对于颗粒增强钼基复合材料和颗粒增强钨基复合材料中颗粒增强相的含量不作限制，颗粒增强相在复合材料中的质量分数一般不大于10％，比如，颗粒增强相的质量分数可以为0.2％、1％、2％、5％等。优选地，步骤(2)中，所述低温烧结的时间为2～3h；所述高温烧结的时间为0.5～1h。优选地，步骤(2)中，所述真空烧结的时间为1～3h。优选地，步骤(2)中，所述真空烧结的真空度为10-2Pa以下。可以理解的是，对于费氏粒度大于2.0μm的颗粒增强复合粉为颗粒增强钼粉或颗粒增强钨粉，采用常规的压制方法即可压制得到压制坯，压制压力为180～300MPa，压制时间为10～20min。然而大多数颗粒增强钼粉或颗粒增强钨粉的费氏粒度小于2μm，尤其是采用液-液或固-液掺杂法制备得到的Al2O3p/Mo、ZrO2p/Mo、Al2O3p/W、ZrO2p/W等颗粒增强钼粉或颗粒增强钨粉，松装密度小，在压制时收缩量大，很容易出现问题，断为两截或碎成多块。这是由于Al2O3或ZrO2等氧化物与钨(钼)的物性不同，氧化物硬度高，不可变形，并且纳米级的Al2O3或ZrO2被吸附在钨(钼)颗粒周围，对钨(钼)颗粒起到了隔离作用，因此压制后颗粒间结合力较小，坯料的强度过低；另一方面，由于Al2O3或ZrO2的引入，具有阻止钨(钼)晶粒长大的作用，因此，颗粒增强钼粉或颗粒增强钨粉通常比较细小(费氏粒度不高于2.0μm，甚至不到1.0μm，远远低于纯钨(或钼)粉的费氏粒度)，表面积增大，填充时也很难填实，压制时收缩较大。且费氏粒度2μm以下的细粉在压制时流动性差，内部填充均匀性差，压制收缩量大，因此，易断裂，尺寸也不可控，细粉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种颗粒增强钼/钨基复合材料的压制、烧结新方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)压制/n(a)对于费氏粒度不大于2μm的颗粒增强复合粉，将配方量的颗粒增强复合粉中的一部分压块后破碎过筛，形成粒径大于所述颗粒增强复合粉的粗粉，将粗粉和剩余部分的颗粒增强复合粉混合，然后进行压制，得到压制坯；/n(b)对于费氏粒度为2μm以上的颗粒增强复合粉，直接对颗粒增强复合粉进行压制，得到压制坯；/n所述颗粒增强复合粉为颗粒增强钼粉或颗粒增强钨粉；所述颗粒增强钼粉由钼和氧化物增强颗粒组成；所述颗粒增强钨粉由钨和氧化物增强颗粒组成；/n(2)两次烧结/n对步骤(1)得到的压制坯依次进行氢气烧结和真空烧结；/n所述颗粒增强复合粉为颗粒增强钼粉时，所述氢气烧结为：在1350～1450℃下进行2h以上的低温烧结，然后在1600～1700℃下进行1h以内的高温烧结；所述真空烧结的温度为1850～1950℃；/n所述颗粒增强复合粉为颗粒增强钨粉时，所述氢气烧结为：在1550～1650℃下进行2h以上的低温烧结，然后在2000～2100℃下进行1h以内的高温烧结；所述真空烧结的温度为2200～2350℃。/n

【技术特征摘要】
1.一种颗粒增强钼/钨基复合材料的压制、烧结新方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)压制
(a)对于费氏粒度不大于2μm的颗粒增强复合粉，将配方量的颗粒增强复合粉中的一部分压块后破碎过筛，形成粒径大于所述颗粒增强复合粉的粗粉，将粗粉和剩余部分的颗粒增强复合粉混合，然后进行压制，得到压制坯；
(b)对于费氏粒度为2μm以上的颗粒增强复合粉，直接对颗粒增强复合粉进行压制，得到压制坯；
所述颗粒增强复合粉为颗粒增强钼粉或颗粒增强钨粉；所述颗粒增强钼粉由钼和氧化物增强颗粒组成；所述颗粒增强钨粉由钨和氧化物增强颗粒组成；
(2)两次烧结
对步骤(1)得到的压制坯依次进行氢气烧结和真空烧结；
所述颗粒增强复合粉为颗粒增强钼粉时，所述氢气烧结为：在1350～1450℃下进行2h以上的低温烧结，然后在1600～1700℃下进行1h以内的高温烧结；所述真空烧结的温度为1850～1950℃；
所述颗粒增强复合粉为颗粒增强钨粉时，所述氢气烧结为：在1550～1650℃下进行2h以上的低温烧结，然后在2000～2100℃下进行1h以内的高温烧结；所述真空烧结的温度为2200～2350℃。


2.根据权利要求1所述的压制、烧结新方法，其特征在于，步骤(a)中，所述压块的压力为80～100MPa；所述压块的时间为5～10min。


3.根据权利要求1所述的压制...

【专利技术属性】
技术研发人员：周玉成，魏世忠，李元月，徐流杰，潘昆明，李秀青，熊美，陈冲，张程，毛丰，王喜然，王晓东，李继文，刘萌萌，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：河南;41