[发明专利]一种掺杂稀土氧化物的Mo-Si-B合金及其制备方法

说明书

本发明具体涉及一种掺杂稀土氧化物的Mo‑Si‑B合金，包括α‑Mo、Mo₃Si、Mo₅SiB₂和稀土氧化物，α‑Mo的晶粒中，有10％‑25％为，60％‑70％为亚微米尺度，5％‑30％为纳米尺度，微米尺度的α‑Mo分布在亚微米或纳米尺度α‑Mo晶粒内；Mo₃Si的晶粒和Mo₅SiB₂的晶粒均为亚微米尺度，且均分布在α‑Mo晶粒内；稀土氧化物，10‑30％为亚微米尺度和70‑90％为纳米尺度，且所述稀土氧化物颗粒分布于α‑Mo、Mo₃Si和Mo₅SiB₂的晶内和晶界。本发明还涉及掺杂稀土氧化物的Mo‑Si‑B合金的制备方法，包括称取原料、球磨混合、机械合金化、高能球磨、在球磨混合，烧结等步骤，本发明的Mo‑Si‑B合金更具备优良的强度和断裂韧性；本发明的掺杂稀土氧化物的Mo‑Si‑B合金的制备方法，设备要求低，制备工艺简单，成本低，易于实现产业化生产。

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种掺杂稀土氧化物的Mo-Si-B合金及其制备方法。

背景技术

钼基合金具有高熔点、耐腐蚀、良好的导热导电性、低的热膨胀系数以及化学稳定性等特性，是优良的耐高温材料，能够满足航空、航天、汽车和飞机等领域对于材料的耐高温性能的需求。尤其是Mo-Si-B合金以其优异的抗蠕变性能和抗氧化性能有望成为下一代广泛应用的高温结构材料。

Mo-Si-B合金主要是指由Mo₅Si₃、Mo₅SiB₂和Mo₃Si三相组成的Mo-Si-B合金或α-Mo、Mo₃Si和Mo₅SiB₂三相组成的Mo-Si-B合金。但是Mo₅Si₃、Mo₅SiB₂和Mo₃Si三相组成的Mo-Si-B合金受金属间化合物本征脆性的影响具有很低的室温断裂韧性，且难以有效改善，大大限制了其生产使用；而α-Mo、Mo₃Si和Mo₅SiB₂三相组成的Mo-Si-B合金中，α-Mo作为唯一的韧性相可以保证该合金具有一定的韧性，但是α-Mo相没有因改变温度而发生晶体学相变的性质，但却具有体心立方金属所固有的韧脆转变和低温脆性的本征特性，因此使得合金的塑韧性不足，可加工性能低，限制了其进行产品深加工，同时，α-Mo本身的强度不足的问题在一定程度上也制约着Mo-Si-B合金在高温应用领域的扩展。

关于强韧化Mo-Si-B合金的研究表明，在Mo-Si-B合金中掺杂稀土氧化物，弥散分布于Mo-Si-B合金内的稀土氧化物细化了α-Mo晶粒尺寸，从而获得亚微米/纳米尺度的α-Mo；且弥散分布于Mo-Si-B合金内的纳米稀土氧化物能够降低α-Mo晶界处的O、N等杂质浓度，从而提高Mo-Si-B合金的断裂韧性。但是，现有的掺杂稀土氧化物的Mo-Si-B合金中α-Mo的晶粒的整体表现出晶粒较细小，且晶粒的尺度跨度较小，使得现有的掺杂稀土氧化物的Mo-Si-B合金的断裂韧性仍然不能满足Mo-Si-B合金应用化推广需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种掺杂稀土氧化物的Mo-Si-B合金的制备方法，该方法设备要求低，制备工艺简捷，成本低，易于实现产业化生产。本发明的另一目的是提供一种掺杂稀土氧化物的Mo-Si-B合金，能够提高Mo-Si-B合金的强度和断裂韧性。

本发明采用的第一种技术方案是,一种掺杂稀土氧化物的Mo-Si-B合金的制备方法，主要包括下述步骤：

步骤1，称取原料，按照质量分数计，称取钼粉4.5％-9.5％、硅粉4.0％-5.0％、硼粉1.0％-2.0％，其余为以液液掺杂技术制备的含0.3-1.5wt％稀土氧化物颗粒的钼合金粉，以上组分总和为100％。