[发明专利]一种含碳钼合金的烧结方法

说明书

本发明公开的一种含碳钼合金的烧结方法，包括以下步骤：步骤1，将高纯石墨粉与钼粉充分混合，得到混合粉体；步骤2，将混合粉体通过冷等静压压制成多孔钼碳棒压坯；步骤3，将多孔钼碳棒压坯与待烧结的含碳钼合金压坯装入加热炉的加热区，抽出加热炉体中空气，当加热炉真空度达到1Pa～10Pa时，通入工业纯氢气，按照烧结工艺曲线完成含碳钼合金的烧结。本发明烧结方法，通过均匀填充碳含量较高的多孔钼碳棒压坯，调节烧结气氛，从工业纯氢气气氛转变为氢‑碳混合气氛；同时，从加热炉顶部充入工业纯氢气，从底部排出，控制工业纯氢气的流向和流量，提高含碳钼合金坯锭精确固碳和烧结坯锭密度，避免坯体开裂。

技术领域

本发明属于钼合金粉末冶金技术领域，具体涉及一种含碳钼合金的烧结方法。

背景技术

难熔金属钼及钼合金是高熔点材料，熔点高达2620℃，在高温下具备较高的机械强度、硬度、耐高温蠕变性能、良好的导热性能和高温耐磨性，因此制作成高温成型模具，如热挤压铜模具、等温锻造模具等，广泛应用在航空航天、武器装备等领域。

已有研究表明：将Ti、Zr、Hf、Nb、Ta以氢化物或者碳化物的形式添加至钼中，再补充某种形式的碳，通过粉末冶金工艺，可制备碳化相强化的钼基合金，如TZM\TZC\MHC合金等，此类合金中碳的含量范围为(重量百分比)0.01％～0.3％，依据C含量可形成不同强化性能的钼基合金。

现有技术中，将添加第二相颗粒及不同形式碳的钼混合粉体，经冷等静压或模压压制成所需形状的钼坯体，钼坯体在工业纯氢气气氛(纯度99.5～99.8％)烧结致密化而形成钼合金金属坯锭。工业纯氢气氛烧结的目的是防止氧化，降低O含量，但是现有技术存在的关键问题和最大缺陷是：

(1)含碳的钼基材料在工业纯氢气气氛烧结时，大量碳剧烈挥发，难以固化在基体中，实际检测值远低于设计值；

(2)由于大量碳挥发，既未能与掺杂第二相颗粒形成碳化物强化相，又导致基体材料残留大量孔隙，使钼合金材料致密性很差；含碳钼合金在工业纯氢气中烧结时，由于H₂与C、O₂与C的相互作用，H与C、O与C形成较稳定的气相化合物而挥发；

(3)若采用过量添加碳的方式试图获得设计值的碳含量，钼合金材料的微观组织孔隙浓度将显著增大，甚至在烧结过程中挥发剧烈导致钼坯体的开裂，使材料报废。

发明内容

本发明的目的是提供一种含碳钼合金的烧结方法，解决了现有烧结方法中大量碳剧烈挥发，导致钼坯体开裂的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种含碳钼合金的烧结方法，包括以下步骤：

步骤1，混粉

将高纯石墨粉与钼粉充分混合，得到混合粉体；

步骤2，冷等静压压制

将步骤1的混合粉体装入软胶套中，密封，然后在冷等静压设备中压制成多孔钼碳棒压坯；

步骤3，烧结

步骤3.1，预处理

将步骤2的多孔钼碳棒压坯与待烧结的含碳钼合金压坯装入加热炉的加热区，随后封闭加热炉，利用机械泵抽出加热炉炉体中空气；

步骤3.2，当经步骤3.1处理后的加热炉真空度达到1Pa～10Pa时，关闭机械泵，然后通入工业纯氢气，按照烧结工艺曲线完成含碳钼合金的烧结。

本发明的特征还在于，

步骤1中高纯石墨粉与钼粉的质量比为5:95～15:85；

具体的，钼粉的费氏粒度为4.5um～6.5um；高纯石墨粉的纯度为99.99％。