一种高硬度TZM合金及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高硬度TZM合金及其制备方法，该方法将混合均匀的混合粉末置于模具内压制成粉质坯，再先后经烧结、锻造或轧制、退火处理、机加工、清洗包装得到合金成品；所述混合粉末包括Mo粉、TiH2粉、ZrH2粉、TiB2粉、ZrB2粉和C粉，按质量百分数计算，TiH2：0.1%

【技术实现步骤摘要】
一种高硬度TZM合金及其制备方法


[0001]本专利技术属于高性能合金加工
，具体涉及一种高硬度TZM合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]TZM合金是钼基合金中常用的一种高温合金，也是目前商业用途中一种重要的高温合金。与纯钼材料相比，TZM合金再结晶温度较高，高温力学性能更为优良，并具有良好的抗腐蚀性，在航空、航天、核能等领域得到广泛应用。如基于其优良的高温力学性能，可被用来制造核能源的耐热部分、航天器的散热面板、火箭发动 机的喷嘴，鱼雷发动机中承受高温的配气阀体等；基于其对金属液体的良好抗腐蚀性，可被用来制作如玻璃熔炉中的搅拌主轴等；还可用于X一射线旋转阳极零件、压铸模具，先进难变形材料的等温锻造模具、高温炉中的发热体、隔热屏等。
[0003]但是，随着压铸模具行业和其它高温应用领域的快速发展，其对TZM的硬度也提出了新的要求。传统制备工艺制备的TZM合金硬度仅为210
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230HV，远远无法满足终端客户的需求。因此，开发出一种组织致密、均匀，且硬度≥260HV的高性能TZM合金成为了当前拓宽TZM合金使用范围和使用场景的关键。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种高硬度TZM合金及其制备方法，采用粉末冶金法，通过TiB2和ZrB2等有益化合物添加等工艺，制得组织均匀、致密，且硬度≥260HV的高性能TZM合金。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种高硬度TZM合金的制备方法，将混合均匀的混合粉末置于模具内压制成粉质坯，再先后经烧结、锻造或轧制、退火处理、机加工、清洗包装得到合金成品；所述混合粉末包括Mo粉、TiH2粉、ZrH2粉、TiB2粉、ZrB2粉和C粉，按质量百分数计算，TiH2：0.1%
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0.35%，ZrH2：0.01%
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0.06%，TiB2：0.2%
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0.45%，ZrB2：0.05%
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0.12%，C：0.01%
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0.04%，余量为Mo；Mo粉的费氏粒度为3.1
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4.2um，其它粉末的费氏粒度为1.1
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2.0um。
[0006]Ti含量总计占比：0.3%
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0.8%，Zr含量总计占比：0.06%
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0.18%。
[0007]所述混合粉末的制备方法为：按照粉末的配比，取Mo粉用量的20%与TiH2粉、ZrH2粉、TiB2粉、ZrB2粉及C粉经筛网分散后混合均匀，得到初次混合粉末，再将初次混合粉末和剩余的Mo粉搅拌混匀。
[0008]粉末在混合前，Mo粉经160
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200目筛网过筛，其他粉末经270
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400目筛网过筛；在初次混合粉末的制备中，用于分散粉末的筛网为160
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200目。
[0009]所述压制过程所用模具为柔性模具，采用冷等静压的方法，其压制压力为150~280MPa，保压时间为10~30min。
[0010]所述烧结过程中，烧结温度为1650~1950℃，烧结时间为16~72h，烧结气氛为氢气，
所得的烧结坯致密度大于95%，并在烧结的升温过程中，700℃保温2
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6h，1000℃保温2
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6h。
[0011]在锻造或轧制的过程中，先对烧结后得到的烧结坯加热处理，加热温度为1100~1450℃，加热时间为60~240min。
[0012]在锻造或轧制的过程中，轧制或锻造的总变形量≥70%，单次轧制或者锻造变形量为10%
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20%。
[0013]在退火处理中，退火温度为800℃~1000℃，退火保温时间1~5h。
[0014]一种高硬度TZM合金，该合金采用所述的高硬度TZM合金制备方法制得，合金中的成分按照质量百分数分别为：Ti：0.3%
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0.8%；Zr：0.06%
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0.18%；B：0.07%
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0.17%；C：0.01%
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0.04%，余量为Mo。
[0015]本专利技术的有益效果是：本专利技术采用粉末冶金法，通过TiB2和ZrB2等有益化合物添加等工艺，使得TZM合金得到弥散强化，提高合金的抗位错变形能力，有助于提升材料的硬度和强度。同时辅以大变形量的轧制和锻造等热机械加工工艺，使得合金晶粒得到最大程度细化，进而得到组织均匀致密，且硬度≥260HV的高性能TZM合金，克服现有TZM合金制备工艺所导致的合金硬度低，合金后续使用过程中易出现压坑、磨损等问题，为TZM合金在模具行业和其它高温环境下的广泛使用奠定了坚实的实践基础。
[0016]由于TiH2、ZrH2和TiB、ZrB粒度小，表面活性大，容易团聚，直接混合效果不好，难以混合均匀。因此本专利技术先将钼粉的20%和其他粉末进行小部分混合，之后再在搅拌过程中和剩余的钼粉进行充分混合，可以提高粉末混合的均匀性，并且还在小部分混合的过程中，将所有粉末经过筛网的筛分分散，可以更进一步的提高混合的均匀性，从而有利于得到组织均匀的合金产品。
具体实施方式
[0017]下面对本专利技术作进一步的详细说明，但并不作为对专利技术做任何限制的依据。
[0018]一种高硬度TZM合金的制备方法，包括以下制备步骤：步骤一、选取Mo粉、TiH2粉、ZrH2粉、TiB2粉、ZrB2粉和C粉，作为TZM合金的原料，按质量百分数计算，TiH2：0.1%
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0.35%，ZrH2：0.01%
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0.1%，TiB2：0.2%
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0.45%，ZrB2：0.05%
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0.12%，C：0.01%
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0.04%，余量为Mo；并且Ti含量总计占比：0.3%
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0.8%，Zr含量总计占比：0.06%
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0.18%；所选取的各种粉体中，Mo粉的费氏粒度为3.1
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4.2um；其余粉体的费氏粒度为1.1
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2.0um；Mo粉使用160
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200目筛网过筛处理，取筛下，备用；其它粉末采用270
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400目筛网过筛处理，取筛下，备用；步骤二、将TiH2粉、ZrH2粉、TiB2粉、ZrB2粉、C粉先与Mo粉总量的20%过筛分散以混合均匀，筛网为160
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200目，混合后得到初次混合粉末，然后再将初次混合粉末和剩余的Mo粉一起置于真空搅拌机内搅拌均匀，得到混合粉体，备用；步骤三、将步骤二的混合粉体装入柔性模具中，经冷等静压150~280MPa，保压时间10~30min压制成粉质坯，备用；步骤四，将粉质坯装入烧结炉，在氢气环境下，于1650~1950℃，烧结16~72h，通过烧结获得致密度大于9.60 g/cm3的烧结坯；步骤五，对烧结坯加热，加热温度为1100~1450℃，加热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高硬度TZM合金的制备方法，将混合均匀的混合粉末置于模具内压制成粉质坯，再先后经烧结、锻造或轧制、退火处理、机加工、清洗包装得到合金成品；其特征在于，所述混合粉末包括Mo粉、TiH2粉、ZrH2粉、TiB2粉、ZrB2粉和C粉，按质量百分数计算，TiH2：0.1%
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0.35%，ZrH2：0.01%
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0.06%，TiB2：0.2%
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0.45%，ZrB2：0.05%
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0.12%，C：0.01%
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0.04%，余量为Mo；Mo粉的费氏粒度为3.1
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4.2um，其它粉末的费氏粒度为1.1
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2.0um。2.根据权利要求1所述的一种高硬度TZM合金的制备方法，其特征在于，Ti含量总计占比：0.3%
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0.8%，Zr含量总计占比：0.06%
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0.18%。3.根据权利要求2所述的一种高硬度TZM合金的制备方法，其特征在于，所述混合粉末的制备方法为：按照粉末的配比，取Mo粉用量的20%与TiH2粉、ZrH2粉、TiB2粉、ZrB2粉及C粉经筛网分散后混合均匀，得到初次混合粉末，再将初次混合粉末和剩余的Mo粉搅拌混匀。4.根据权利要求3所述的一种高硬度TZM合金的制备方法，其特征在于，粉末在混合前，Mo粉经160
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200目筛网过筛，其他粉末经270
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400目筛网过筛；在初次混合粉末的制备中，用于分散粉末的筛网为160

【专利技术属性】
技术研发人员：张灵杰，岳慎伟，杨雷雷，
申请(专利权)人：洛阳科威钨钼有限公司，
类型：发明
国别省市：