[发明专利]一种钼基复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钼基复合材料，同时涉及一种该钼基复合材料的制备方法。

背景技术

钼和钼合金具有熔点高、高温强度高、高温蠕变速率低、导热及导电性能好、膨胀系数小、抗热震性能好、抗磨损性和抗腐蚀性能强等优良特性，广泛应用于化学工业、冶金工业及金属加工工业、航空航天工业和核能技术等领域。然而，钼金属及其合金的高熔点、较高的硬度、易氧化，导致熔炼及加工困难；低温脆性、再结晶脆性、高温抗氧化能力差和焊接性能差等缺点，限制了钼金属及其合金作为结构材料更加广泛的使用。因此，深入研究开发性能优异的钼合金和改进钼合金的生产工艺、提高产品质量是我国广大科技工作者的当务之急。

目前在高温钼合金研究领域主要以TZM、稀土钼合金、掺杂钼合金为主，它们各自在不同应用领域表现出优越的性能。随着现代工业的发展，在一些特殊应用领域如高温抗磨领域，典型的产品如金属压力加工行业用的钼顶头、航空航天用的高温喷管、高温钼舟等，要求材料具有较高的高温硬度和高温耐磨性。随着越来越多的行业和技术领域对材料要求的不断提高，因此目前的钼基材料的高再结晶温度、好的高温抗蠕变性能、高温抗磨性能已不能满足客户的要求，对高性能的钼基材料的开发和改进显得十分必要和迫切。

发明内容

本发明的目的是提供一种氧化铝颗粒增强的钼基复合材料，以提高钼基复合材料的高温硬度和高温耐磨性。

本发明另一目的是提供一种该钼基复合材料的制备方法。

为了实现以上目的，本发明钼基复合材料所采用的技术方案是：一种钼基复合材料，由以下体积百分比的组分组成：氧化铝3～20％，其余的为钼及不可避免的杂质。

所述的钼基复合材料是以硝酸铝和氧化钼为原料制备而成。

所述的原料由以下质量百分比的组分组成：硝酸铝1.3～12.0％，其余的为氧化钼及不可避免的杂质。

所述氧化铝的粒度为0.4～1微米。

所述钼的粒度为1～4微米。

本发明的钼基复合材料的制备方法具体包括如下步骤：

①称取氧化钼粉末和硝酸铝；

②将称取的硝酸铝制成硝酸铝水溶液，利用喷雾法与所取得的氧化钼粉末均匀混合，然后在180～200℃烘干2～2.5小时得到混合粉末；

③将烘干的混合粉末在500～1000℃氢气气氛下还原6～11小时；

④将还原的混合粉末在180～220MPa压力下冷等静压，制成坯料；

⑤将坯料在1600～2000℃氢气气氛下烧结16～18小时，制得钼基复合材料。

所述的钼基复合材料由以下体积百分比的组分组成：氧化铝3～20％，其余的为钼及不可避免的杂质。所述氧化铝的粒度为0.4～1微米，钼的粒度为1～4微米。

所述氧化钼为二氧化钼或三氧化钼。

所述的硝酸铝水溶液的浓度为30～35w％。

所述步骤③为首先在520～540℃氢气气氛下还原反应2～5小时，然后在850～950℃氢气气氛下还原反应4～6小时。

氧化铝是一种具有高温稳定性强、硬度高、耐磨性强等优异性能的化合物。本发明的钼基复合材料是在钼金属基体中均匀分散有氧化铝颗粒，使得该材料具有较高的再结晶温度和高温抗蠕变性能；而且该材料中一定体积分数氧化铝的陶瓷相可以作为高温抗磨相，达到了钼基复合材料具有高温抗磨性的目的。并且钼基复合材料还具有其他钼和钼合金所具有导热及导电性能好、膨胀系数小、抗热震性能好和抗腐蚀性能等优良的性能，提高了钼基复合材料的实用性，以满足相应行业和技术领域对钼基复合材料的较高需求。

本发明钼基复合材料的制备方法中，采用了硝酸铝溶液与氧化钼粉末喷雾混合，硝酸铝成分在氧化钼还原过程中首先受热分解成氧化铝颗粒，保证了所得到的氧化铝的颗粒度在0.4～1微米，也不会影响氧化钼的还原过程，同时又保证了氧化铝与钼基的均匀混合。

制备过程中所涉及的化学方程式如下所示：

4Al(NO₃)₃→2Al₂O₃+12NO₂+3O₂

MoO₂+2H₂→Mo+2H₂O

MoO₃+3H₂→Mo+3H₂O