一種多孔鉬合金材料的制備方法

一種多孔鉬合金材料的制備方法
【專利摘要】本發明提供了一種多孔鉬合金材料的制備方法，包括以下步驟：一、制備四鉬酸銨；二、制備Al2O3/Mo混合粉末；步驟三、將鉻粉、Y2O3粉、鈦粉、鎳粉、鈮粉、鋯粉、碳粉、錳粉和硼粉與Al2O3/Mo混合粉末以及過程控制劑和造孔劑球磨混合均勻，干燥后得到混合粉末；四、冷等靜壓成型，得到坯料；五、干燥后在氫氣氣氛下燒結，得到多孔鉬合金材料。采用本發明制備的多孔鉬合金材料的孔隙分布均勻，孔隙率可以控制調節，能夠滿足多孔金屬材料的使用要求，抗腐蝕能力強，且通過多元素摻雜和顆粒強化，降低了鉬合金脆性，使鉬基復合材料得到更高的耐磨削性能、更高的再結晶溫度和優良的綜合性能。
【專利說明】
一種多孔鉬合金材料的制備方法
技術領域
[0001]本發明屬于稀貴金屬材料加工技術領域，具體涉及一種多孔鉬合金材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]多孔材料是一種包含大量孔隙的材料，與致密材料不同，其具有密度低、比表面積大、力學性能高、阻尼性能好等特點，屬于具有巨大應用潛力的功能結構材料。目前多孔材料已廣泛應用于航空航天、石油化工、原子能、環保、醫療、冶金、建筑和電化學等諸多領域，在國民經濟中發揮著日益顯著的作用。
[0003]多孔金屬材料的力學性能、導熱性、導電性和抗熱震性能很好，但腐蝕抗力和高溫氧化抗力不足。
[0004]目前，已發展出很多成熟的多孔金屬材料制備工藝，金屬鉬的熔點為2620°C，在常溫和高溫條件下強度和彈性模量高、熱膨脹系數小、導電和導熱性能好，多孔鉬制品在與第二相液態金屬復合、屏蔽等方面具有獨特的性能，被廣泛用作高溫結構材料。
[0005]然而，正是由于鉬的高熔點和高穩定性，導致難以獲得液態或離子態，同時，自蔓延高溫合成技術等先進制備手段技術理論尚不成熟，過程難以控制。由于金屬鉬的熔點較高，導致對應的粉末燒結溫度也較高，這極易導致粉末壓坯在燒結過程中產生收縮，從而影響多孔材料的孔隙率和開孔率。

【發明內容】

[0006]本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種多孔鉬合金材料的制備方法。采用該方法制備的多孔鉬合金材料的孔隙分布均勻，孔隙率可以控制調節，能夠滿足多孔金屬材料的使用要求，抗腐蝕能力強，且通過多元素摻雜和顆粒強化，降低了鉬合金脆性，使鉬基復合材料得到更高的耐磨削性能、更高的再結晶溫度和優良的綜合性能，該制備方法工藝簡單，易于控制，經濟性好。
[0007]為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是:一種多孔鉬合金材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:
[0008]步驟一、按照需制備多孔鉬合金材料的成分要求配制鉬酸銨溶液，然后對鉬酸銨溶液進行酸沉結晶，之后依次經過真空抽濾、水洗和干燥處理，得到四鉬酸銨；
[0009]步驟二、按照需制備多孔鉬合金材料的成分要求配制硝酸鋁溶液，再將步驟一中所述四鉬酸銨加入到硝酸鋁溶液中混合均勻，并采用檸檬酸將混合液的PH值調至1.5?
2.0，靜置后得到溶膠，然后將溶膠干燥并粉碎后，在溫度為560°C?570°C的條件下煅燒30min?60min，得到Al2O3/鉬氧化物混合粉末，之后將所述Al2O3/鉬氧化物混合粉末在氫氣氣氛，溫度為650°C?750°C的條件下還原8h?10h，得到Α?2θ3/Μο混合粉末；
[0010]步驟三、按照需制備多孔鉬合金材料的成分要求稱取鉻粉、Y2O3粉、鈦粉、鎳粉、鈮粉、鋯粉、碳粉、錳粉和硼粉，然后將稱取的各種粉末與步驟二中所述Α1203/Μο混合粉末以及過程控制劑和造孔劑加入行星式球磨機中球磨混合均勻，干燥后得到混合粉末;所述過程控制劑為硬脂酸的乙醇溶液，所述造孔劑為碳酸氫銨和鋅粉按質量比(I?2):1混合均勻而成的混合物；
[0011]步驟四、對步驟三中所述混合粉末進行冷等靜壓成型，得到坯料;所述冷等靜壓成型的具體過程為:首先，將部分混合粉末加入膠套中振動夯實，抽除膠套內空氣后密封膠套，然后以15MPa/min?20MPa/min的加壓速率加壓至140MPa?150MPa后保壓5min，之后以15MPa/min?20MPa/min的降壓速率降至常壓;接著，將剩余混合粉末加入膠套中振動夯實，抽除膠套內空氣后密封膠套，然后以25MPa/min?30MPa/min的加壓速率加壓至280MPa?300MPa后保壓Imin?2min，之后以15MPa/min?20MPa/min的降壓速率降壓至lOOMPa，最后以I OMPa/min?15MPa/min的降壓速率降至常壓；
[0012]步驟五、將步驟四中所述坯料在溫度為45°C?55°C的條件下干燥6h?8h，然后在氫氣氣氛下，將干燥后的坯料先以15°C/min?20°C/min的升溫速率升溫至950°C?1000°C后保溫3h?5h以脫除造孔劑，再以10°C/min?15°C/min的升溫速率升溫至1920°C?1950°C后保溫1h?13h，然后隨爐冷卻，得到多孔鉬合金材料。
[0013]上述的一種多孔鉬合金材料的制備方法，其特征在于，步驟一中所述干燥的溫度為100°C?110°C，所述干燥的時間為使固體物質的含水量降至0.5g/cm3?0.8g/cm3。
[0014]上述的一種多孔鉬合金材料的制備方法，其特征在于，步驟二中所述Α1203/Μο混合粉末中Mo粉的平均粒徑為5μπι?10μπι，Α1203粉的平均粒徑為350nm?450nm;步驟三中所述鉻粉、Y2O3粉、鈦粉、鎳粉、銀粉、錯粉、碳粉、猛粉和硼粉的平均粒徑均為15μηι?18μηι。
[0015]上述的一種多孔鉬合金材料的制備方法，其特征在于，步驟三中所述球磨的時間為4h?6h，球磨的速率為280r/min?320r/min，球料質量比為(5?7):1，所述球磨在氮氣或惰性氣體的保護下進行。
[0016]上述的一種多孔鉬合金材料的制備方法，其特征在于，步驟三中所述過程控制劑的加入量為Α1203/Μο混合粉末質量的2%?3%，所述造孔劑的加入量為Α1203/Μο混合粉末質量的35%?45%。
[0017]上述的一種多孔鉬合金材料的制備方法，其特征在于，步驟三中所述硬脂酸的乙醇溶液由硬脂酸和無水乙醇按體積比2:1混合均勻而成。
[0018]上述的一種多孔鉬合金材料的制備方法，其特征在于，步驟三中所述干燥的溫度為50°C?60°C，所述干燥的時間為5h?7h。
[0019]上述的一種多孔鉬合金材料的制備方法，其特征在于，步驟四中所述部分混合粉末占混合粉末總量的40%?50%。
[0020]上述的一種多孔鉬合金材料的制備方法，其特征在于，步驟五中所述多孔鉬合金材料包含以下重量份的成分=Mo 70?72份，Al2O3 9?11份，Cr 6?8份，Y2O3 5?8份，Ti 3?5份，Ni 3?4份，Nb 2?4份，Zr I?3份，C I?2份，Mn I?2份，B 0.1?0.15份。
[0021]上述的一種多孔鉬合金材料的制備方法，其特征在于，步驟五中所述多孔鉬合金材料的表面還鍍覆有N1-W合金，所述鍍覆的方法為:對多孔鉬合金材料進行誘導共沉積電鍍處理或者化學鍍處理，然后置于熱處理爐中，在氫氣與氮氣的混合氣體的保護下進行熱處理;所述誘導共沉積電鍍處理采用的鍍液的PH值為2?4且該鍍液包括以下濃度的成分:Ni2+30g/L?50g/L，W042—0.lmol/L?0.2mol/L，絡合劑50g/L?80g/L ；所述化學鍍處理采用的鍍液的口財直為6?10且該鍍液包括以下濃度的成分:祖2+38/1?58/1，胃042—0.111101/1?0.2mol/L，絡合劑60g/L?85g/L;所述熱處理的溫度為900°C?1000°C，所述熱處理的時間為0.5h;所述氫氣與氮氣的混合氣體中氫氣與氮氣的體積比為2:1。
[0022]本發明與現有技術相比具有以下優點:
[0023]1、本發明制備的多孔鉬合金材料的孔隙率可以根據比例調節，在保證孔隙率的情況下進一步提高了合金的抗磨削性能，鉬合金中晶粒都非常細小，顯微硬度顯著增加，從而達到提高鉬合金高溫耐磨性能的目的。
[0024]2、本發明通過多元素摻雜和顆粒強化，發揮各元素的相應功能，降低了鉬合金脆性，使鉬基復合材料得到更高的耐磨削性能、更高的再結晶溫度和優良的綜合性能。
[0025]3.、本發明多孔合金材料由于其表面覆有鎳-鎢合金，使其具有良好抗高溫氧化效果，在100tC的高溫仍能保持良好的強度。
[0026]4、本發明所述的制備方法工藝穩定成熟，能夠進行規模化生產，也能夠制備表面多孔的梯度材料或多孔粉體材料，且制備的產品質量穩定，整個方法過程工藝簡單、易于控制、具有十分廣闊的應用前景。
[0027]下面結合實施例對本發明作進一步詳細說明。
【具體實施方式】
[0028]實施例1
[0029]本實施例所需制備的多孔鉬合金材料包括以下重量份的成分:Mo70份，Al2O3 11份，Cr 6份，Y2O3 8份，Ti 3份，Ni 4份，Nb 2份，Zr 3份，C I份，Mn 2份，B 0.1份。本實施例多孔鉬合金材料的制備方法包括以下步驟:
[0030]步驟一、按照需制備多孔鉬合金材料的成分要求配制鉬酸銨溶液，然后采用硝酸對鉬酸銨溶液進行酸沉結晶，之后將含結晶體的固液混合物置于真空抽濾槽中進行真空抽濾，用純水沖洗3次以上后，置于干燥箱中于100°C干燥至固體物質的含水量降至0.8g/cm3，得到四鉬酸銨；
[0031]步驟二、按照需制備多孔鉬合金材料的成分要求配制硝酸鋁溶液，再將步驟一中所述四鉬酸銨加入到硝酸鋁溶液中混合均勻，并采用檸檬酸將混合液的PH值調至1.5，靜置后得到溶膠，然后將溶膠在溫度為90°C的條件下加熱蒸發后又于125°C真空干燥形成干態凝膠，接著將干態凝膠粉碎后，在溫度為570°C的條件下煅燒30min，得到Al2O3/鉬氧化物混合粉末，之后將所述Al2O3/鉬氧化物混合粉末在氫氣氣氛，溫度為650°C的條件下還原1h，得到Α1203/Μο混合粉末;所述Α1203/Μο混合粉末中Mo粉的平均粒徑為5μπι，Α1203粉的平均粒徑為450nm;
[0032]步驟三、按照需制備多孔鉬合金材料的成分要求稱取鉻粉、Y2O3粉、鈦粉、鎳粉、鈮粉、鋯粉、碳粉、錳粉和硼粉，然后將稱取的各種粉末與步驟二中所述Α1203/Μο混合粉末以及過程控制劑和造孔劑加入行星式球磨機中球磨混合均勻，干燥后得到混合粉末;所述過程控制劑為硬脂酸的乙醇溶液，所述過程控制劑的加入量為Α1203/Μο混合粉末質量的2%;所述造孔劑為碳酸氫銨和鋅粉按質量比1:1混合均勻而成的混合物，所述造孔劑的加入量為Α1203/Μο混合粉末質量的35 % ；所述球磨的時間為5h，球料質量比為5: I，球磨速率為320r/min，所述球磨在氮氣氣體保護下進行;所述硬脂酸的乙醇溶液由硬脂酸和無水乙醇按體積比2:1混合配制而成;所述干燥的溫度為60°C，干燥的時間為5h;所述鉻粉、Y2O3粉、鈦粉、鎳粉、鈮粉、鋯粉、碳粉、錳粉和硼粉的平均粒徑均為15μπι;
[0033]步驟四、對步驟三中所述混合粉末進行冷等靜壓成型，得到坯料;所述冷等靜壓成型的具體過程為:首先，將部分混合粉末加入膠套中振動夯實，抽除膠套內空氣后密封膠套，將裝好粉體的膠套裝入鐵籠，浸入液壓液體中；然后以20MPa/min的加壓速率加壓至140MPa后保壓5min，之后以20MPa/min的降壓速率降至常壓;接著，將剩余混合粉末加入膠套中振動夯實，抽除膠套內空氣后密封膠套，將裝好粉體的膠套裝入鐵籠，浸入液壓液體中；然后以25MPa/min的加壓速率加壓至300MPa后保壓lmin，之后以20MPa/min的降壓速率降壓至10MPa，最后以10MPa/min的降壓速率降至常壓;所述部分混合粉末占混合粉末總量的 50%;
[0034]步驟五、將步驟四中所述坯料在溫度為55°C的條件下干燥6h，然后在氫氣氣氛下，將干燥后的坯料先以20°C/min的速率升溫至950°C后保溫5h以脫除造孔劑，再以10°C/min的升溫速率升溫至1950°C后保溫10h，然后隨爐冷卻，得到孔隙率(孔隙體積分數)約為70%的多孔鉬合金材料。
[0035]本實施例通過多元素摻雜和顆粒強化，降低了鉬合金脆性，使鉬基復合材料得到更高的耐磨削性能、更高的再結晶溫度和優良的綜合性能。
[0036]實施例2
[0037]本實施例與實施例1的不同之處僅在于:所述多孔鉬合金材料的表面還鍍覆有N1-ff 合金，所述鍍覆的方法為: 對多孔鉬合金材料進行誘導共沉積電鍍處理，然后置于熱處理爐中，在氫氣與氮氣的混合氣體的保護下進行熱處理;所述誘導共沉積電鍍處理采用的鍍液的PH值為4且其包括以下濃度的成分:Ni2+50g/L,WO42^0.lmol/L，絡合劑為檸檬酸鈉，絡合劑濃度為80g/L;所述熱處理的溫度為900°C，所述熱處理的時間為0.5h;所述氫氣與氮氣的混合氣體中氫氣與氮氣的體積比為2:1。
[0038]本實施例通過多元素摻雜和顆粒強化，降低了鉬合金脆性，使鉬基復合材料得到更高的耐磨削性能、更高的再結晶溫度和優良的綜合性能。
[0039]實施例3
[0040]本實施例與實施例2的不同之處僅在于:所述多孔鉬合金材料的表面還鍍覆有N1-ff 合金，所述鍍覆的方法為: 對多孔鉬合金材料進行誘導共沉積電鍍處理，然后置于熱處理爐中，在氫氣與氮氣的混合氣體的保護下進行熱處理;所述誘導共沉積電鍍處理采用的鍍液的pH值為2且其包括以下濃度的成分:Ni2+30g/L,WO42^0.2mol/L，絡合劑為檸檬酸，絡合劑濃度為50g/L;所述熱處理的溫度為1000°C。
[0041]本實施例通過多元素摻雜和顆粒強化，降低了鉬合金脆性，使鉬基復合材料得到更高的耐磨削性能、更高的再結晶溫度和優良的綜合性能。
[0042]實施例4
[0043]本實施例所需制備的多孔鉬合金材料包括以下重量份的成分:Mo72份，Al2O3 9份，Cr 8份，Y2O3 5份，Ti 5份，Ni 3份，Nb 4份，Zr I份，C 2份，Mn I份，B 0.15份。本實施例多孔鉬合金材料的制備方法包括以下步驟:
[0044]步驟一、按照需制備多孔鉬合金材料的成分要求配制鉬酸銨溶液，然后采用硝酸對鉬酸銨溶液進行酸沉結晶，之后將含結晶體的固液混合物置于真空抽濾槽中進行真空抽濾，用純水沖洗3次以上后，置于干燥箱中于110°C干燥至固體物質的含水量降至0.5g/cm3，得到四鉬酸銨；
[0045]步驟二、按照需制備多孔鉬合金材料的成分要求配制硝酸鋁溶液，再將步驟一中所述四鉬酸銨加入到硝酸鋁溶液中混合均勻，并采用檸檬酸將混合液的PH值調至2.0，靜置后得到溶膠，然后將溶膠在溫度為90°C的條件下加熱蒸發后又于125°C真空干燥形成干態凝膠，接著將干態凝膠粉碎后，在溫度為560°C的條件下煅燒60min，得到Al2O3/鉬氧化物混合粉末，之后將所述Al2O3/鉬氧化物混合粉末在氫氣氣氛，溫度為750 0C的條件下還原Sh，得到Α1203/Μο混合粉末;所述Α1203/Μο混合粉末中Mo粉的平均粒徑為10μπι，Α1203粉的平均粒徑為350nm;
[0046]步驟三、按照需制備多孔鉬合金材料的成分要求稱取鉻粉、Y2O3粉、鈦粉、鎳粉、鈮粉、鋯粉、碳粉、錳粉和硼粉，然后將稱取的各種粉末與步驟二中所述Α1203/Μο混合粉末以及過程控制劑和造孔劑加入行星式球磨機中球磨混合均勻，干燥后得到混合粉末;所述過程控制劑為硬脂酸的乙醇溶液，所述過程控制劑的加入量為Α1203/Μο混合粉末質量的3%;所述造孔劑為碳酸氫銨和鋅粉按質量比2:1混合均勻而成的混合物，所述造孔劑的加入量為Α1203/Μο混合粉末質量的45%;所述球磨的時間為6h，球料質量比為7:1，球磨速率為280r/min，所述球磨在氮氣氣體保護下進行;所述硬脂酸的乙醇溶液由硬脂酸和無水乙醇按體積比2:1混合配制而成;所述干燥的溫度為50°C，干燥的時間為7h;所述鉻粉、Y2O3粉、鈦粉、鎳粉、鈮粉、鋯粉、碳粉、錳粉和硼粉的平均粒徑均為18μπι;
[0047]步驟四、對步驟三中所述混合粉末進行冷等靜壓成型，得到坯料;所述冷等靜壓成型的具體過程為:首先，將部分混合粉末加入膠套中振動夯實，抽除膠套內空氣后密封膠套，將裝好粉體的膠套裝入鐵籠，浸入液壓液體中；然后以15MPa/min的加壓速率加壓至150MPa后保壓5min，之后以15MPa/min的降壓速率降至常壓;接著，將剩余混合粉末加入膠套中振動夯實，抽除膠套內空氣后密封膠套，將裝好粉體的膠套裝入鐵籠，浸入液壓液體中；然后以30MPa/min的加壓速率加壓至280MPa后保壓2min，之后以15MPa/min的降壓速率降壓至10MPa，最后以15MPa/min的降壓速率降至常壓;所述部分混合粉末占混合粉末總量的 40%;
[0048]步驟五、將步驟四中所述坯料在溫度為45°C的條件下干燥8h，然后在氫氣氣氛下，將干燥后的坯料先以15°C/min的速率升溫至1000°C后保溫3h以脫除造孔劑，再以15°C/min的升溫速率升溫至1920°C后保溫13h，然后隨爐冷卻，得到孔隙率(孔隙體積分數)約為75%的多孔鉬合金材料。
[0049]本實施例通過多元素摻雜和顆粒強化，降低了鉬合金脆性，使鉬基復合材料得到更高的耐磨削性能、更高的再結晶溫度和優良的綜合性能。
[0050]實施例5
[0051]本實施例與實施例4的不同之處僅在于:所述多孔鉬合金材料的表面還鍍覆有N1-W合金，所述鍍覆的方法為:對多孔鉬合金材料進行化學鍍處理，然后置于熱處理爐中，在氫氣與氮氣的混合氣體的保護下進行熱處理;所述化學鍍處理采用的鍍液的PH值為10且其包括以下濃度的成分:Ni2+5g/L，W042—0.lmol/L，絡合劑為檸檬酸三胺，絡合劑濃度為85g/L;所述熱處理的溫度為900°C，所述熱處理的時間為0.5h;所述氫氣與氮氣的混合氣體中氫氣與氮氣的體積比為2:1。
[0052]本實施例通過多元素摻雜和顆粒強化，降低了鉬合金脆性，使鉬基復合材料得到更高的耐磨削性能、更高的再結晶溫度和優良的綜合性能。
[0053]實施例6
[0054]本實施例與實施例5的不同之處僅在于:所述化學鍍處理采用的鍍液的pH值為6且其包括以下濃度的成分:Ni2+3g/L，W042—0.2mol/L，絡合劑為甘氨酸，絡合劑濃度為60g/L;所述熱處理的溫度為1000°C。
[0055]本實施例通過多元素摻雜和顆粒強化，降低了鉬合金脆性，使鉬基復合材料得到更高的耐磨削性能、更高的再結晶溫度和優良的綜合性能。
[0056]實施例7
[0057]本實施例所需制備的多孔鉬合金材料包括以下重量份的成分:Mo71份，Al2O3 10份，Cr 7份，Y2O3 6份，Ti 4份，Ni 3.5份，Nb 3份，Zr 2份，C 1.5份，Mn 1.5份，B 0.13份。本實施例多孔鉬合金材料的制備方法包括以下步驟:
[0058]步驟一、按照需制備多孔鉬合金材料的成分要求配制鉬酸銨溶液，然后采用硝酸對鉬酸銨溶液進行酸沉結晶，之后將含結晶體的固液混合物置于真空抽濾槽中進行真空抽濾，用純水沖洗3次以上后，置于干燥箱中于105°C干燥至固體物質的含水量降至0.6g/cm3，得到四鉬酸銨；
[0059]步驟二、按照需制備多孔鉬合金材料的成分要求配制硝酸鋁溶液，再將步驟一中所述四鉬酸銨加入到硝酸鋁溶液中混合均勻，并采用檸檬酸將混合液的PH值調至1.8，靜置后得到溶膠，然后將溶膠在溫度為90°C的條件下加熱蒸發后又于125°C真空干燥形成干態凝膠，接著將干態凝膠粉碎后，在溫度為565°C的條件下煅燒45min，得到Al2O3/鉬氧化物混合粉末，之后將所述Al2O3/鉬氧化物混合粉末在氫氣氣氛，溫度為700 0C的條件下還原9h，得到Α1203/Μο混合粉末;所述Α1203/Μο混合粉末中Mo粉的平均粒徑為8μπι，Α1203粉的平均粒徑為400nm;
[0060]步驟三、按照需制備多孔鉬合金材料的成分要求稱取鉻粉、Y2O3粉、鈦粉、鎳粉、鈮粉、鋯粉、碳粉、錳粉和硼粉，然后將稱取的各種粉末與步驟二中所述Α1203/Μο混合粉末以及過程控制劑和造孔劑加入行星式球磨機中球磨混合均勻，干燥后得到混合粉末;所述過程控制劑為硬脂酸的乙醇溶液，所述過程控制劑的加入量為Α1203/Μο混合粉末質量的2.5%;所述造孔劑為碳酸氫銨和鋅粉按質量比1.5:1混合均勻而成的混合物，所述造孔劑的加入量為Α1203/Μο混合粉末質量的40% ;所述球磨的時間為4h，球料質量比為6:1，球磨速率為300r/min，所述球磨在惰性氣體保護下進行;所述硬脂酸的乙醇溶液由硬脂酸和無水乙醇按體積比2:1混合配制而成;所述干燥的溫度為55°C，干燥的時間為6h;所述鉻粉、Y2O3粉、鈦粉、鎳粉、鈮粉、鋯粉、碳粉、錳粉和硼粉的平均粒徑均為17ym;
[0061]步驟四、對步驟三中所述混合粉末進行冷等靜壓成型，得到坯料;所述冷等靜壓成型的具體過程為:首先，將部分混合粉末加入膠套中振動夯實，抽除膠套內空氣后密封膠套，將裝好粉體的膠套裝入鐵籠，浸入液壓液體中；然后以18MPa/min的加壓速率加壓至145MPa后保壓5min，之后以18MPa/min的降壓速率降至常壓;接著，將剩余混合粉末加入膠套中振動夯實，抽除膠套內空氣后密封膠套，將裝好粉體的膠套裝入鐵籠，浸入液壓液體中；然后以27MPa/min的加壓速率加壓至290MPa后保壓1.5min，之后以18MPa/min的降壓速率降壓至I OOMPa，最后以12MPa/min的降壓速率降至常壓;所述部分混合粉末占混合粉末總量的45%;
[0062]步驟五、將步驟四中所述坯料在溫度為50°C的條件下干燥7h，然后在氫氣氣氛下，將干燥后的坯料先以18°C/min的速率升溫至980°C后保溫4h以脫除造孔劑，再以13°C/min的升溫速率升溫至1940°C后保溫12h，然后隨爐冷卻，得到孔隙率(孔隙體積分數)約為72%的多孔鉬合金材料。
[0063]本實施例通過多元素摻雜和顆粒強化，降低了鉬合金脆性，使鉬基復合材料得到更高的耐磨削性能、更高的再結晶溫度和優良的綜合性能。
[0064]實施例8
[0065]本實施例與實施例7的不同之處僅在于:所述多孔鉬合金材料的表面還鍍覆有N1-ff 合金，所述鍍覆的方法為: 對多孔鉬合金材料進行誘導共沉積電鍍處理或者化學鍍處理，然后置于熱處理爐中，在氫氣與氮氣的混合氣體的保護下進行熱處理;所述誘導共沉積電鍍處理采用的鍍液的pH值為3且其包括以下濃度的成分:Ni2+40g/L，W042—0.15mol/L，絡合劑為檸檬酸，絡合劑濃度為60g/L;所述熱處理的溫度為950°C，所述熱處理的時間為0.5h;所述氫氣與氮氣的混合氣體中氫氣與氮氣的體積比為2:1。
[0066]本實施例通過多元素摻雜和顆粒強化，降低了鉬合金脆性，使鉬基復合材料得到更高的耐磨削性能、更高的再結晶溫度和優良的綜合性能。
[0067]實施例9
[0068]本實施例與實施例7的不同之處僅在于:所述多孔鉬合金材料的表面還鍍覆有N1-W合金，所述鍍覆的方法為:對多孔鉬合金材料進行化學鍍處理，然后置于熱處理爐中，在氫氣與氮氣的混合氣體的保護下進行熱處理;所述化學鍍處理采用的鍍液的PH值為8且其包括以下濃度的成分:Ni2+4g/L，W042—0.15mol/L，絡合劑為檸檬酸三胺，絡合劑濃度為75g/L;所述熱處理的溫度為9500C，所述熱處理的時間為0.5h;所述氫氣與氮氣的混合氣體中氫氣與氮氣的體積比為2:1。
[0069]本實施例通過多元素摻雜和顆粒強化，降低了鉬合金脆性，使鉬基復合材料得到更高的耐磨削性能、更高的再結晶溫度和優良的綜合性能。
[0070]上述實施例中酸沉結晶制備四鉬酸銨可采用現有工藝，也可采用如下優選工藝:配制比重為1.14g/cm3?1.16g/cm3的鉬酸銨溶液，過濾后打入酸沉結晶釜中，攪拌并通入硝酸，當溶液PH值達到4時，停止加酸;之后檢測結晶釜內溶液溫度并保持溫度為50°C ± 5°C，繼續緩慢加酸；當PH值達到2?2.5時，停止加酸;開啟結晶釜閥門，使料液流入過濾器內；當物料抽干后，進行淋洗及脫水;之后將離心機內的物料盛裝到塑料袋內，并將塑料袋口扎緊;將裝有物料的塑料袋轉移至烘干室內，啟動蒸汽閥升溫，當溫度升到70±5°C時停止升溫，保持該溫度6h?7h;烘干時間達到后，將物料移到不銹鋼料盤中，在70±5°C的條件下繼續烘干2h?4h后，即結晶完成。
[0071]上述實施例中造孔劑的鋅粉可采用現有的鋅粉產品，也可采用如下優選工藝制得:以天然氣作為加熱源，對熔鋅爐進行預熱，使爐溫升高;投入鋅錠，繼續對熔鋅爐進行加熱，當爐溫升高至520?580 °C時，鋅錠熔化成鋅水;將鋅水導入反射爐或精煉鍋中，以天然氣為加熱源，控制熔池溫度470°C?480°C，靜置30h，以達到熔體分層，上層即為熔體精煉鋅；去除熔池表面的浮渣；將分層得到的熔體精煉鋅放入鉛塔保溫爐中保存，溫度控制在590 °C?610 °C ;將熔體精煉鋅導入鉛塔內，控制溫度為900 °C?1000 °C使其中的鋅鎘與高沸點雜質鉛和鐵分離;從鉛塔揮發出來的鋅鎘蒸氣在鉛塔冷凝器中冷凝為鋅鎘合金熔體，并將其導入鎘塔內，控制鎘塔燃燒室溫度850°C?900°C，使鎘雜質與鋅分離，將純凈的鋅蒸氣導入鋅粉冷凝器中，鋅粉冷凝器由水循環來降溫;鋅蒸氣進入鋅粉冷凝器后被驟冷至90°C?110°C，鋅蒸氣變成鋅粉落入接粉斗中儲存;將接粉斗中的鋅粉依次經過混合機和分級機，最后得到成品高純鋅粉，再從分級機底部通過輸送管道送入成品料倉，所述輸送管道內通入CO2氣體，并保持正壓。
[0072]本發明多孔鉬合金材料的孔隙率可以根據比例在70%?75%范圍內調節，在保證孔隙率的情況下進一步提供了合金的抗磨削性能，鉬合金中晶粒都非常細小，顯微硬度顯著增加，從而達到提高鉬合金高溫耐磨性能的目的;本發明通過多元素摻雜和顆粒強化，發揮各元素的相應功能，降低了鉬合金脆性，使鉬基復合材料得到更高的耐磨削性能、更高的再結晶溫度和優良的綜合性能。本發明多孔鉬合金材料表面可鍍覆鎳-鎢合金，使其具有良好耐高溫氧化效果，在100tC的高溫仍能保持良好的強度。本發明所述的制備方法工藝成熟，可以進行規模化生產，也可以制備表面多孔的梯度材料或多孔粉體材料，且制備的產品質量穩定，整個方法過程工藝簡單、易于控制、具有十分廣闊的應用前景。
[0073]以上所述實施例，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明作任何限制。凡是根據發明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效變化，均仍屬于本發明技術方案的保護范圍內。
【主權項】
1.一種多孔鉬合金材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟一、按照需制備多孔鉬合金材料的成分要求配制鉬酸銨溶液，然后對鉬酸銨溶液進行酸沉結晶，之后依次經過真空抽濾、水洗和干燥處理，得到四鉬酸銨； 步驟二、按照需制備多孔鉬合金材料的成分要求配制硝酸鋁溶液，再將步驟一中所述四鉬酸銨加入到硝酸鋁溶液中混合均勻，并采用檸檬酸將混合液的PH值調至1.5?2.0，靜置后得到溶膠，然后將溶膠干燥并粉碎后，在溫度為560°C?570°C的條件下煅燒30min?60min，得到Al2O3/鉬氧化物混合粉末，之后將所述Al2O3/鉬氧化物混合粉末在氫氣氣氛，溫度為650°C?750°C的條件下還原8h?10h，得到Α1203/Μο混合粉末； 步驟三、按照需制備多孔鉬合金材料的成分要求稱取鉻粉、Y2O3粉、鈦粉、鎳粉、鈮粉、鋯粉、碳粉、錳粉和硼粉，然后將稱取的各種粉末與步驟二中所述Α1203/Μο混合粉末以及過程控制劑和造孔劑加入行星式球磨機中球磨混合均勻，干燥后得到混合粉末;所述過程控制劑為硬脂酸的乙醇溶液，所述造孔劑為碳酸氫銨和鋅粉按質量比(I?2):1混合均勻而成的混合物； 步驟四、對步驟三中所述混合粉末進行冷等靜壓成型，得到坯料;所述冷等靜壓成型的具體過程為:首先，將部分混合粉末加入膠套中振動夯實，抽除膠套內空氣后密封膠套，然后以15MPa/min?20MPa/min的加壓速率加壓至140MPa?150MPa后保壓5min，之后以15MPa/min?20MPa/min的降壓速率降至常壓;接著，將剩余混合粉末加入膠套中振動夯實，抽除膠套內空氣后密封膠套，然后以25MPa/min?30MPa/min的加壓速率加壓至280MPa?300MPa后保壓Imin?2min，之后以15MPa/min?20MPa/min的降壓速率降壓至lOOMPa，最后以1MPa/min?15MPa/min的降壓速率降至常壓； 步驟五、將步驟四中所述坯料在溫度為45°C?55°C的條件下干燥6h?8h，然后在氫氣氣氛下，將干燥后的坯料先以15°C/min?20°C/min的升溫速率升溫至950°C?1000°C后保溫3h?5h以脫除造孔劑，再以10°C/min?15°C/min的升溫速率升溫至1920°C?1950°C后保溫1h?13h，然后隨爐冷卻，得到多孔鉬合金材料。2.根據權利要求1所述的一種多孔鉬合金材料的制備方法，其特征在于，步驟一中所述干燥的溫度為100°C?110°C，所述干燥的時間為使固體物質的含水量降至0.5g/cm3?0.8g/Cm303.根據權利要求1所述的一種多孔鉬合金材料的制備方法，其特征在于，步驟二中所述AI2O3/M0混合粉末中Mo粉的平均粒徑為5μπι?10μπι，Α?203粉的平均粒徑為350nm?450nm;步驟三中所述鉻粉、Y2O3粉、鈦粉、鎳粉、鈮粉、鋯粉、碳粉、錳粉和硼粉的平均粒徑均為15μπι?18μπι04.根據權利要求1所述的一種多孔鉬合金材料的制備方法，其特征在于，步驟三中所述球磨的時間為4h?6h，球磨的速率為280r/min?320r/min，球料質量比為(5?7):1，所述球磨在氮氣或惰性氣體的保護下進行。5.根據權利要求1所述的一種多孔鉬合金材料的制備方法，其特征在于，步驟三中所述過程控制劑的加入量為Α1203/Μο混合粉末質量的2%?3%，所述造孔劑的加入量為Al2O3/Mo混合粉末質量的35%?45%。6.根據權利要求1所述的一種多孔鉬合金材料的制備方法，其特征在于，步驟三中所述硬脂酸的乙醇溶液由硬脂酸和無水乙醇按體積比2:1混合均勻而成。7.根據權利要求1所述的一種多孔鉬合金材料的制備方法，其特征在于，步驟三中所述干燥的溫度為50 0C?60 °C，所述干燥的時間為5h?7h。8.根據權利要求1所述的一種多孔鉬合金材料的制備方法，其特征在于，步驟四中所述部分混合粉末占混合粉末總量的40%?50%。9.根據權利要求1所述的一種多孔鉬合金材料的制備方法，其特征在于，步驟五中所述多孔鉬合金材料包含以下重量份的成分:Mo 70?72份，Al2O3 9?11份，Cr 6?8份，Y2O3 5?8份，Ti 3?5份，Ni 3?4份，Nb 2?4份，Zr I?3份，C I?2份，Mn I?2份，B 0.1?0.15份。10.根據權利要求1所述的一種多孔鉬合金材料的制備方法，其特征在于，步驟五中所述多孔鉬合金材料的表面還鍍覆有N1-W合金，所述鍍覆的方法為:對多孔鉬合金材料進行誘導共沉積電鍍處理或者化學鍍處理，然后置于熱處理爐中，在氫氣與氮氣的混合氣體的保護下進行熱處理;所述誘導共沉積電鍍處理采用的鍍液的PH值為2?4且該鍍液包括以下濃度的成分:Ni2+30g/L ?50g/L，W042—0.1mol/L ?0.2mol/L，絡合劑 50g/L ?80g/L;所述化學鍍處理采用的鍍液的pH值為6?10且該鍍液包括以下濃度的成分:Ni2+3g/L?5g/L，W042 一0.1mol/L?0.2mol/L，絡合劑60g/L?85g/L;所述熱處理的溫度為900°C?1000°C，所述熱處理的時間為0.5h;所述氫氣與氮氣的混合氣體中氫氣與氮氣的體積比為2:1。
【文檔編號】C22C27/04GK105907999SQ201610333024
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月18日
【發明人】趙虎
【申請人】金堆城鉬業股份有限公司