一种TiC弥散强化钼合金的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种TiC弥散强化钼合金的制备方法，其在一钼基体利用TiO2作为Ti载体，以过量的C对TiO2进行还原，反应生成TiC；然后使反应生成的TiC以Ti和C原子的形式完全溶解到所述钼基体中；再利用原子的浓度梯度扩散，使Ti和C原子在所述钼基体中扩散，达到均匀分布；随后降温，Ti和C在所述钼基体中的溶解度随温度降低而下降，Ti原子和C原子从所述钼基体中重新析出，重新反应生成细小的TiC相，实现了良好的弥散强化效果，最后，将所得TiC粉末与钼粉末的混合物进过压制、烧结、挤压、拉伸工艺步骤得到所需TiC弥散强化钼合金。经本发明专利技术制备的样棒的抗拉强度高，延伸率好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化工领域，具体涉及。
技术介绍
钼粉具有优异的高温强度，高的导热系数和低热膨胀系数，广泛应用于电子、航空和加热领域。纯钼由于高温氧化和低温脆性的缺点，限制了其使用范围的进一步扩大；另一方面，随着半导体业、军事等领域的科技进步，对钼产品的性能、成分等提出越来越高的要求。钼的发展正向高强化，高纯化合绿色生产方向发展。不断开发不同使用温度范围和不同使用环境的钼合金材料，增加了产品品种，扩大了钼金属材料使用范围，例如TZM合金、Mo-Ia合金和TiC弥散强化钼合金(Mo-TiC)等。TZM合金适宜的再结晶温度为(1300-1450) °C，温度超过1500°C，由于加工组织发生再结晶，导致材料强度急剧下降，材料脆性提高。Mo-Ia合金虽然具有很高的再结晶温度 (1500-1700) °C，但高温下材料强度降低。经研究发现，TiC弥散强化钼合金(Mo-TiC)与TZM 合金、Mo-La合金相比，具有更高的再结晶温度，更高的高温强度和抗蠕变性能。传统上，TZM合金、Mo-Ia合金和Mo-TiC合金的制备方法均采用固-固混料或固-液混料参杂方式。因为钼合金中的强化相在钼中占得比例非常少，例如TZM合金中强化相总的质量分数不高于0. 7%, Mo-Ia合金中强化相的质量分数不高于3%，导致这两种参杂方法均无法实现强化相在钼基体中分布均勻，弱化了材料效果。而且团聚的强化相，在材料变形时，易导致裂纹的产生，导致材料性能恶化。Mo-TiC合金以往直接将TiC粉末加入钼粉中，混合一段时间后，进行压制烧结，制备成烧结坯料。虽然高温下，大部分TiC会溶解进入钼基体中，但是TiC中存在部分钛的氧化物，并且TiC在加热烧结过程中，部分TiC与气氛中的水蒸气反应生成TiO2或者Ti的其他氧化物，而Ti的氧化物的强化效果远远低于TiC的强化效果并且，而且由于TiC在钼基体中分布不均勻，溶解过程过于漫长，实际生产中无法实施，会导致存在部分TiC无法溶解。
技术实现思路
为克服现有技术中的不足，本专利技术的目的在于提供一种TiC弥散强化钼合金的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用了以下技术方案在一钼基体利用TiO2作为Ti载体，以过量的C对TiO2进行还原，反应生成TiC， 反应式为Ti02+3C = TiC+2C0(气相)。在1700-1800°c温度范围内保温，使反应生成的TiC以Ti和C原子的形式完全溶解到所述钼基体中。 再保温一段时间，利用原子的浓度梯度扩散，使Ti和C原子在所述钼基体中扩散，达到均勻分布。随后降温，Ti和C在所述钼基体中的溶解度随温度降低而下降，Ti原子和C原子从所述钼基体中重新析出，重新反应生成细小的TiC相，实现了良好的弥散强化效果。理论上，反应生成Imol的TiC，TiO2与C的摩尔比为3 1。实际压制烧结过程中，由于气氛中水蒸气的存在，导致C会烧损一部分，因此为了保证反应完全，TiO2与C的摩尔比为 1 (3. 0-3. 2)，最佳为 1 (3.10-3.15)。通过干燥上述步骤后的溶液，直至得到TiC粉末与钼粉末的混合物。然后进过压制、烧结、挤压、拉伸工艺步骤得到所需TiC弥散强化钼合金。优选的，所述烧结坯经1600°C挤压，挤压比3. 5 1，制备的样棒1400°C抗拉强度为 167MPa，延伸率 26. 7%0与现有技术相比，本专利技术制备的Mo-TiC合金，强化相分布均勻，颗粒细小。本专利技术采用TiC粉末与钼粉混合方式制备的Mo-TiC合金，经同样变形过程制备的样棒的抗拉强度高，延伸率好。因此利用TiO2与C反应的方式制备的Mo-TiC合金的性能比传统的固_固混料方式相比，材料的高温性能得到进一步提高。以下结合具体实施例对本专利技术作进一步详细的描述。具体实施例方式，按照TiO2与碳黑1 3.1摩尔比配置合金粉末实验步骤1)称取IOKg钼粉，钼粉粒度2. 8um, 66. 7g纳米TiO2 (粒度小于25nm)， 31g碳黑。实验步骤2)将TiO2和碳黑倒入烧瓶中，加入IOOOml无水乙醇，搅拌lOmin，形成一无水乙醇悬浮液。实验步骤3)将所述钼粉倒入一混料桶内，将所述无水乙醇悬浮液页加入所述混料桶内，混合4-6h。实验步骤4)混合好的溶液，放置在不锈钢制作的料槽内，自然干燥30-60min，使混合液中的乙醇挥发干净，得到一合金粉末。实验步骤5)所述合金粉末经200MPa等静压压制，并于中频烧结炉烧结，在1800°C 保温10h，随炉冷却得到一烧结坯。实验步骤6)所述烧结坯在1600°C保温Ih后，以挤压比为3. 5 1进行挤压，得到一挤压棒料。实验步骤7)所述挤压棒料随后在1250°C保温30min，然后退火。实验步骤8)退火棒料在高温拉伸试验机上加热到1400°C，保温15min，然后拉伸， 得到TiC弥散强化钼合金材料，所述TiC弥散强化钼合金材料的抗拉强度为167MPa，延伸率 26. 7%。上述实施例只是为了说明本专利技术的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本专利技术的内容并据以实施，并不能以此限制本专利技术的保护范围。凡是根据本
技术实现思路
的实质所作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本专利技术的保护范围内。权利要求1.，包括以下步骤 步骤1)将一 TiC粉末与钼粉末的混合物，进行等静压压制；步骤2)将上述静压压制后的混合物，进行烧结，加热保温一段时间后，冷却，得到一烧结坯；步骤3)将所述烧结坯加热保温一段时间后，进行挤压，得到一挤压棒料； 步骤4)将所述挤压棒料加热保温一段时间后，退火；步骤5)将上述步骤后的挤压棒料在高温拉伸试验机上加热温度保温一段时间后，进行拉伸，得到所需TiC弥散强化钼合金； 其特征在于，在步骤1中所述TiC粉末与钼粉末，是通过以下步骤制备而得 步骤101)在一钼基体中，利用TiO2作为Ti载体以C对TiO2进行还原反应生成TiC， 其化学反应式为Ti02+3C = TiC+2C0 ；步骤102)对反应后的溶液进行加热，使反应生成的TiC以Ti和C原子的形式完全溶解到所述钼基体中；步骤103)再保温一段时间，利用原子的浓度梯度扩散，进一步使所述Ti和C原子在所述钼基体中扩散，达到均勻分布；步骤104)随后降温，所述Ti和C原子在所述钼基体中的溶解度随温度降低而下降，所述Ti原子和C原子从钼基体中重新析出，重新反应生成细小的TiC相；步骤105)干燥上述步骤后的溶液，直至得到所述的TiC粉末与钼粉末的混合物。2.根据权利要求1所述的TiC弥散强化钼合金的制备方法，其特征在于，在所述步骤1 中，所述等静压压制的压强为200MPa。3.根据权利要求1所述的TiC弥散强化钼合金的制备方法，其特征在于，在所述步骤2 中，所述烧结的温度为1800°C，保温时间为IOh。4.根据权利要求1所述的TiC弥散强化钼合金的制备方法，其特征在于，在所述步骤3 中，所述烧结坯的加热温度为1600°C，保温时间为lh，挤压比为3. 5 1。5.根据权利要求1所述的TiC弥散强化钼合金的制备方法，其特征在于，在所述步骤4 中，所述挤压棒料的加热温度为1250°C，保温时间为30min。6.根据权利要求1所述的TiC弥散强化钼合金的制备方法，其特征在于，在所述步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：都业志，李玉花，
申请(专利权)人：李玉花，
类型：发明
国别省市：