[发明专利]新型弥散强化铂基复合材料

说明书

技术领域：本发明涉及一种高温、高强度弥散强化铂基复合材料及其制备方法，特别涉及用于玻璃纤维漏板及其它需要高温、高强度场合的铂基复合材料及其制备方法。

背景技术：现代玻璃纤维生产一般采用密排多孔玻璃纤维漏板坩埚，其底板既要负载玻璃液体重量，又要承受1100℃以上的高温，因此它必须是高强度、耐热材料。国外原来用PtRh₂₀合金制造漏板坩埚，现在普遍采用弥散强化铂，如Platinum Metals Review，1976，20，P.3报道了Pt-ZrO₂、PtRh₅-ZrO₂、PtRh₁₀-ZrO₂复合材料，它们是通过使Pt-Zr合金中的Zr内氧化生成ZrO₂弥散分布于铂基体中而形成的，这种材料被称为氧化锆晶粒强化的铂(zirconia grain stabilized platinum)，简称为ZGSPt、ZGSPtRh。弥散强化铂的力学性能虽然比现有的PtRh₂₀合金好，但是仍不够理想。

发明内容：本发明的目的是，克服现有技术之不足，提供一种力学性能更优、制备方法更简单、成本更低的弥散强化铂基复合材料，以满足密排多孔玻璃纤维漏板生产之需要。

本发明的技术解决方案是，选择新的弥散强化剂Er₂O₃使之高度弥散于Pt和PtRh基体中，性能最为优良。

本发明新型弥散强化铂基复合材料的特征是，所说的复合材料以重量％计含有：Er₂O₃ 0.05～1.5，余量为Pt，其中的Er₂O₃以金属Er的重量％计(以下均相同)，且Er₂O₃弥散分布于铂基体中，优先推荐的Er₂O₃的含量为0.1～1.0。

在本发明的复合材料中还可选择添加Rh 0～10，优先推荐的Rh含量为2.0～7.0。

本发明复合材料的制备方法，包括按上述成分将材料纯度为99.95％的各金属元素混合均匀，用现有技术于中频炉中真空充氩熔炼成合金，并冷拉制成直径0.05～0.1mm的丝材或者轧成厚度0.05～0.1mm片材，其特征是，将所说的丝材或片材在常压下按下述条件在炉中进行内氧化，以获得Er₂O₃弥散分布于Pt和PtRh基体中的复合材料。

合金类型    内氧化温度(℃)    内氧化时间(小时)

含Er合金    680～750          150～700

将得到的多片内氧化片材重叠在一起，采用热机械方法复合成板，再加工成直径0.3mm的丝材，用常规标准方法测量上述丝材的室温抗拉强度σ_b和延伸率δ％，着重测试1200、1400℃之蠕变断裂曲线，从而求出持久强度和应力敏感因子n。

同现有技术相比，本发明有如下优点或积极效果：

1、本发明铂基复合材料具有高强度、长寿命的特点。从表2可见，在1400℃下，1、2、3号实施例100小时的持久强度σ_100h比ZGSPt和ZGSPtRh_5-10高3-5倍多；其应力敏感因子n为23.3，比ZGSPt和ZGSPtRh_5-10高2-3倍(因n值未全部测定，故表2中未列出n值)，这表明新材料能在高温下长期工作而不致过早断裂，这种高强度、长寿命的新材料最适合用于密排多孔多孔玻璃纤维漏板坩埚之底板，也可用于其它需要高温、高强度的场合。

2、纳米级弥散强化。弥散强化铂一般是在1100℃高温下进行内氧化，难于得到几个纳米大小的弥散质点，而本发明是在中温(680～750℃)下进行内氧化，可以获得1～5纳米的粒子，并高度弥散于基体中，极大地提高了蠕变强度。新型弥散强化铂及其强化机理指出，在众多金属氧化外物中，唯独Er₂O₃在Pt基体中具有上述特殊功能，使得本发明在众多弥散强化铂中鹤立鸡群。