[发明专利]一种高强度Mo-Hf-CNT钼基复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度Mo‑Hf‑CNT钼基复合材料及其制备方法，其中Mo‑Hf‑CNT钼基复合材料是在钼中掺杂HfH₂以及CNT后获得的钼合金，各组分按质量百分比构成为：Hf 1.2％，CNT 0.1％，余量为Mo。本发明采用碳纳米管替代石墨，作为MHC钼合金的碳源，通过对球磨以及放电等离子烧结等工艺的优化，使制备的Mo‑Hf‑CNT钼基复合材料的硬度和屈服强度得到有效地提高。

技术领域

本发明涉及一种金属复合材料及其制备方法，具体地说是一种高强度Mo-Hf-CNT钼基复合材料及其制备方法。

背景技术

纯钼在高温下容易氧化，再结晶温度低，室温不易加工，通过在钼中添加其他元素，开发出很多体系的钼基合金。其中MHC钼合金已经广泛用于金属加工与成型领域。

一般的粉末冶金MHC合金通过在钼粉中加入碳黑，氢化铪粉，混合后再进行氢气或者真空烧结制备得到的MHC合金。这样得到的MHC合金中铪部分固溶在钼基体中，一部分铪在粉末冶金过程中容易与氧结合，形成氧化物。另外石墨颗粒相对较大，混合后随机均匀分布，Hf原子需要较长时间的扩散才能反应形成弥散的HfC，所以形成的数量相对较少，MHC合金的强度较低。

发明内容

本发明旨在提供一种高强度Mo-Hf-CNT钼基复合材料及其制备方法，采用碳纳米管替代石墨，作为MHC钼合金的碳源，通过对球磨以及放电等离子烧结等工艺的优化，使制备的Mo-Hf-CNT钼基复合材料的硬度和屈服强度得到有效地提高。

碳纳米管作为碳材料之一，具有高导电性，力学性能好，比表面积大，表面化学能高等优点，现成为金属基复合材料热门掺杂材料首选之一。

本发明高强度Mo-Hf-CNT钼基复合材料，是在钼中掺杂HfH₂以及CNT后获得的钼合金，各组分按质量百分比构成为：Hf 1.2％，CNT 0.1％，余量为Mo。

本发明高强度Mo-Hf-CNT钼基复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：液相混粉

按配比量将称量好的HfH₂粉和CNT粉分别加入酒精中并加热至50℃，CNT粉加热的同时需进行超声搅拌，时间为2小时，所得溶液分别命名为溶液A、溶液B；将溶液A倒入溶液B中，随后加热搅拌至胶体状，循环进行水洗和过滤，直至水洗溶液清澈为止，最后将过滤得到的CNT/HfH₂混合物烘干，得到CNT/HfH₂复合粉末；

原始粉末粒度为：HfH₂粉颗粒尺寸为3-5微米，多壁CNT粉外径大于50纳米，内径为5-15纳米，长度为0.5-2微米，Mo粉颗粒尺寸为3-5微米。

步骤2：球磨

将步骤1获得的复合粉末与钼粉置于球磨罐中，球磨罐和磨球的材质为WC，球磨10-40小时，得到复合掺杂的球磨粉末；

步骤3：烧结

将步骤2获得的球磨粉末装入石墨模具，再将模具放于放电等离子烧结炉中，室温下对烧结炉抽真空，依次升温至800℃、1600℃并分别保温5min，保温结束后降至室温，即得到Mo-Hf-CNT钼基复合材料。烧结过程中，升温速率为100℃/min，降温速率为100℃/min。

本发明高强度的Mo-Hf-CNT钼基复合材料在不同球磨时间的制备工艺下，球磨时间为10-40小时，对硬度以及屈服强度进行比较。

本发明的有益效果体现在：