專利名稱：：氧化鋯彌散強化低銠含量鉑銠合金的制作方法
技術領域：
：本發明涉及一種氧化鋯彌散強化低銠含量鉑銠合金，具體地說是一種納米級氧化鋯顆粒彌散強化PtRh合金及其制備方法，所制備合金主要用于玻璃及玻纖行業中的高溫結構材料。
背景技術：
：在玻璃纖維生產過程中，現在普遍采用密排多孔鉑金漏板來制備玻璃纖維。鉑金漏板在高溫、低應力和氧化腐蝕性介質條件下工作，這就要求漏板材料具有良好的耐腐蝕性能，更高的高溫持久強度和高溫瞬時強度，以及更長的高溫蠕變壽命。目前玻纖工業中大量使用氧化物彌散強化鉑銠合金，其中銠重量百分含量在510%，活性元素鋯或釔的重量百分含量小于0.5%，余量為鉑；此種合金銠含量較高，并ft在高溫使ffi環境中銠較鉑更容易抨發，采用該種合金的投資和使用成本高。對于彌散強化純鉑材料麗言，在玻璃纖維拉絲作業過程中，由于熔融玻璃液與材料的潤濕角較大，即兩種材料界面的潤濕性能好，不利于拉絲作業。因為這兩種物質界面之問的潤濕角增大后，玻璃液非常溶液聚集在漏啦的邊緣，形成漫流，最終導致拉絲作業中斷，對拉超細紗時上述癥狀牛，另lj晶-。
發明內容本發明的目的是設i「既能滿足超細玻璃纖維拉絲作業條件，又能提高高溫性能、加工性能和焊接性能的低銠含量的PtRh合金，從而降低成本，縮短牛產周期,以滿足密排多孔玻璃纖維漏板生產需要。本發明所涉及的氧化鋯彌散強化低銠含量鉑銠合金，其組分及重量百分含量如下銠13%，鋯0.l0.4%,鉑為余量；其中鋯以氧化鋯的形式彌散分布于PtRh合金基體中。本發明所涉及的氧化鋯彌散強化低銠含量鉑銠合金的生產方法是，將純度為99.95%的鉑和銠，以及純度大于99.7%的鋯在中頻感應爐中真空充氬氣熔煉，爐內壓力為2XiO^lXl(T卞a，合金熔液溫度在1800200(TC之間，再將合金溶液澆鑄于水冷銅模中形成Pt-Rh-Zr合金鑄錠；將形成的Pt-Rh-Zr合金鑄錠通過粉末冶金方法將其制備成Pt-Rh-Zr三元合金粉末，并將合金粉末通過"燒結-內氧化"處理，使三元合金粉末中的活性元素鋯氧化生成Zr(V,最后通過熱等靜壓和熱鍛制備成所需合金材料。所制備的Pt-Rh-Zr三元合金粉末T均粒徑在30IXm左右。對于鋯含量小于0.4%wt和直徑在30um左右的顆粒而言，充分氧化活性元素鋯需410小時，一般情況下鋯的氧化率能達到95%以上，燒結-內氧化處理溫度在500120(TC之間，氧化氣氛為大氣氣氛。該燒結-內氧化處理的目的是使Pt-Rh-Zr三元合金粉末中的活性元素鋯能夠進行內氧化生成彌散強化顆粒，同時使粉末之間發生燒結反應并形成燒結球團，以利于后續工序作業。對經過燒結-內氧化處理后的球團采用熱等靜壓成型，成型時燒結球團的表面溫度保持在30040(TC之問，球團心部溫度保持在60070(TC之問，成型壓力保持在200300MPa之間。采用熱等靜壓與冷等靜壓成型相比，可以提高貴金屬粉末的利用率，提高坯錠表面質量，減少和減小坯錠裂紋，改善后續熱鍛過程金錠的表面質量。經過熱等靜壓成型后，材料的密度在13.515.5g/cm3之間。4經熱壓成型的坯錠在熱鍛過程中，鍛件的加熱溫度在800140(TC之間。在初次鍛造過程中溫度控制在12501350°C之間，后續各個鍛造階段可以適當降低溫度。如果溫度過低時，在進行鍛造處理時，鍛件容易產生裂紋。按上述工藝進行熔煉、粉末制備、燒結-內氧化、熱等靜壓成型、熱鍛處理制成合金錠后，對金錠進行冷加工和退火處理，如此反復進行，將金錠軋制成所需厚度的材料。本發明所涉及的氧化鋯彌散強化低銠含量鉑銠合金具備制備工藝簡單，生產周期短，氧化鋯彌散強化PtRh合金于熔融玻璃液的潤濕性能恰當，用此合金制作的漏板特別適合于超細玻璃纖維的拉絲作業；采用低銠含量的彌散強化PtRh合金，在保證材料高溫使用壽命的同時，還可節約大量昂貴金屬銠，降低玻纖生產線資金投入。圖1是實施例6鉑銠合金基體中彌散顆粒Zr02大小及分布的SEM像圖2是實施例7中試樣拉伸斷口形貌的SEM像圖3是比較例10中普通鉑銠合金的金相顯微組織結構圖4是實施例6中彌散強化鉑銠合金的金相顯微組織結構圖5是比較例10中普通鉑銠合金經退火處理后的金相顯微組織結構圖6是實施例6中彌散強化鉑銠合金經退火處理后的金相顯微組織結構具體實施例方式本發明所涉及的氧化鋯彌散強化低銠含量鉑銠合金的制備方法如下表i為不同實施例及比較例的材料成分和合金粉末燒結-內氧化工藝參數表。對于實施例18而言,按照表！所列成分，將純度為99.95%的鉑和銠元素，以及純度大于99.7%的鋯均勻混合，用現有技術于中頻爐中真空充氬熔煉，壓力為2Xl(TlXl(TPa，合金熔液溫度在1800200(TC之間，再澆鑄于水冷銅模中形成鑄錠；將Pt-Rh-Zr三元合金鑄錠通過特種粉末冶金方法將其制備成Pt-Rh-Zr三元合金粉末，并將合金粉末通過"燒結-內氧化"處理，使三元合金粉末中的活性元素鋯氧化生成Zr02，此時氧化鋯高度均勻分布于Pt-Rh合金基體中；最后通過熱等靜壓和熱鍛制備成所彌散強化材料。比較例911采用真空熔煉后，制備成所需試樣。表2為實施例與比較的材料的室溫和高溫力學性能。表l材料成分(以重量％計)和合金粉末燒結-內氧化工藝編號ZrRhPt內氧化溫度rc)內氧化時間(h)實施例10.10余量500~1200410實施例20.20余量500~1200410實施例30.30余量500~1200410實施例40.40余量50012004~10實施例50.i1.0余量'彌丄2004~10實施例60.22.0余量5001200410實施例70.33.0余量5001200410實施例80.44.0余量500丄200410比較例900100—一比較例003.0綠一一比較例1105.0余量—一表2鉑銠合金室溫和高溫力學性能編號室溫抗拉強度(MPa)室溫延伸率(%)退火硬度(Hv)1250°C、100h破裂應力(Mpa)實施例1205387013實施例2220367515實施例3238358319<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>由表2可知，在本實施方式中制備的氧化鋯彌散強化低銠含量鉑銠合金在1250"、100h破裂應力是純鉑、PtRh3、PtRh5合金的3倍以上，對于實施例6、實施例7和實施例8而言其破裂應力為純鉑的7倍左右。彌散強化低銠含量鉑銠合金的在室溫狀態下的延伸率在30%以上，完全可以滿足冷加工需要。權利要求1.一種氧化鋯彌散強化低銠含量鉑銠合金，其特征在于組分及重量百分含量如下銠1％~3％，鋯0.1％~0.4％，鉑為余量；其中鋯以氧化鋯的形式彌散分布于PtRh合金基體中。全文摘要本發明涉及一種氧化鋯彌散強化低銠含量鉑銠合金，其特征在于組分及重量百分含量如下銠1～3％，鋯0.1～0.4％，鉑為余量；其中，鋯以氧化鋯的形式彌散分布于PtRh合金基體中。本發明所涉及的氧化鋯彌散強化低銠含量鉑銠合金具備制備工藝簡單，生產周期短，在保證合金與熔融玻璃液的浸潤性能和高溫使用壽命要求的同時，還可節約大量昂貴金屬銠，降低玻纖生產線資金投入。文檔編號C22C32/00GK101550500SQ200910103400公開日2009年10月7日申請日期2009年3月18日優先權日2009年3月18日發明者劉偉廷,孫建林,楊宗倫申請人:重慶國際復合材料有限公司