一种钼铼镧预合金粉末及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钼铼镧预合金粉末及其制备方法，包括按照通式Mo

【技术实现步骤摘要】
一种钼铼镧预合金粉末及其制备方法


[0001]本专利技术属于冶金
，涉及一种钼铼镧预合金粉末及其制备方法。

技术介绍

[0002]难熔金属钼不仅具有优良的导热、导电、耐腐蚀性能，且具有低的热膨胀系数、较高的硬度、良好的高温强度，因而在电子工业、宇航工业、能源工业等领域有着广阔的用途。然而由于纯钼的室温脆性、加工性能差、焊接性不佳等缺点，限制了其应用。Re元素被认为是目前唯一能有效改善钼室温脆性的材料。在合金中添加3％～50％的铼元素，制备的钼铼合金，将产生“铼效应”，不但可以改善钼的室温脆性、提升焊接性能，而且可以降低加工态材料的各项异性，因而被广泛应用于超高温热场、核反应堆等苛刻环境中的元器件的制备。但地壳中Re元素稀少，价格极其昂贵，在钼铼合金中通过添加微量稀土La2O3，可以达到弥散强化效果，提升合金强韧性同时，大幅提升Mo
‑
Re合金的再结晶温度，为降低合金中Re添加量提供了有效途径。
[0003]粉末冶金法是目前制备钼铼镧合金的主要方法，其通常是将钼粉、铼粉、氧化镧通过机械混合后，于氢气还原，然后通过压制、烧结制备成钼铼镧合金块体材料。对于该合金而言，Mo、Re元素分布不均，将造成合金在烧结过程中元素无法充分扩散，在合金中形成脆性的χ相与σ相，恶化材料性能，导致“铼效应”减弱。La2O3粒子分布不均，容易造成二次相粒子聚集，最终达不到弥散强化效果。而在钼铼镧合金体系中，Re元素通常占比为3～40wt％，La元素占比在1wt％以下，且两种元素与主体钼元素的密度差异巨大，如何实现Re、La、Mo三种密度、成分含量相差巨大的元素间高均匀混合，是充分发挥该材料性能的关键。
[0004]目前，为解决Mo
‑
Re合金均匀化问题，行业内通过将氧化钼粉与铼酸铵粉末通过机械混合，然后经分解、氢气还原制备预合金粉末，但此类方法中原料仍然采用的是固体粉末之间的混合，然后利用氢气还原过程中的Mo、Re元素之间的热扩散，促进粉末中Mo、Re元素的均匀化。相比于普通的Mo粉与Re粉混合，其粉末阶段的Mo、Re元素分布均匀化有所提升，但由于其还原温度较低，Mo、Re元素的互扩散程度还是有限的，而且La2O3与Mo、Re元素之间不存在互扩散行为，难以实现Mo、Re、La三种元素的高均匀性混合。
[0005]专利CN 111112641公布了一种纳米钼铼复合粉末的制备方法，其通过钼酸铵与铼酸铵的水溶液混合，然后通过燃烧法干燥制备成前驱体粉末，最终通过氢气还原制备成Mo
‑
Re预合金粉。但其仍然未考虑到La元素在Mo、Re粉末中的均匀化分布问题，且液体蒸发量较大，成本高昂。
[0006]因此，开发出一种高效、低成本的高均质的钼铼镧预合金粉末，对充分发挥钼铼镧合金的性能，降低钼铼合金中的铼使用量成为目前本领域亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0007]为解决现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种钼铼镧预合金粉末的制备方法。在克服固
‑
固混合Mo、Re元素分布欠佳，液
‑
液混合结晶顺序不一，液体蒸发
量较大等缺点的同时，实现主添加元素Re与微量添加元素La在钼粉中的原子级别混合。
[0008]本专利技术是通过下述技术方案来实现的。
[0009]本专利技术一方面，提供了一种钼铼镧预合金粉末的制备方法，包括如下步骤：
[0010]步骤1，按照通式Mo
‑
xRe
‑
yLa，x为3～40％，y为0.1～1％，称取Re、La原料配制为质量浓度为W的水溶液，加热充分溶解；添加氨水调整溶液pH值，形成含有铼酸镧颗粒的悬浊液；
[0011]步骤2，按照Mo与Re、La的质量比(1
‑
x
‑
y)，将59～96.9％MoO3与3.01～41％的含有铼酸镧颗粒的悬浊液固
‑
液混合，并加热搅拌，真空干燥，得到复合氧化物粉末；
[0012]步骤3，将干燥后的复合氧化物粉末，在氢气气氛下进行两段还原，制备得到Mo
‑
Re
‑
La预合金粉末。
[0013]作为优选，所述Re原料为高铼酸铵。
[0014]作为优选，所述La原料为六水硝酸镧。
[0015]作为优选，步骤1中，配置Re、La原料水溶液的质量浓度W为20％～30％，加热温度为60～80℃，pH值调控范围在8～9。
[0016]作为优选，步骤1中，采用铼酸铵与六水硝酸镧反应制备出颗粒为100～500纳米的铼酸镧悬浊液。
[0017]作为优选，步骤2中，加热真空搅拌真空度为10
‑1pa，搅拌干燥温度为70～80℃，混合干燥时间不小于6h，搅拌转速为30～40r/min。
[0018]作为优选，步骤3中，两段氢气还原，一段还原温度为300～600℃，还原时间为4～6h，氢气流量为4～6m3/h；
[0019]二段还原温度为850～1000℃，还原时间为2～4h，氢气流量为4～6m3/h。
[0020]作为优选，一段还原温度自300升温至600℃，以50～100℃的温度梯度递增，各温度段保温1h。
[0021]本专利技术另一方面，采用以上方法提供了一种钼铼镧预合金粉末。
[0022]本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：
[0023]通过将铼酸铵与硝酸镧液
‑
液混合，并通过控制其质量浓度与PH值，保障悬浊液中的镧均能以铼酸镧化合物纳米级颗粒析出，从而实现Re、La元素的原子级混合同时，保障了含La二次相颗粒的尺寸在100～500纳米范围内。
[0024]将悬浊液与固体三氧化钼进行固
‑
液混合，控制混合干燥工艺，保障了纳米悬浊液颗粒在钼基体中的均匀分布。
[0025]通过富有梯度的一段还原工艺与二段还原温度控制，使得Re、Mo中的氧元素能够在同一温度区间内交替被氢气逐步还原排除，这一过程可以加速Mo、Re元素粉末在相对低温度下的互扩散行为，实现Re元素从氧化态被还原成金属态后就能以原子态固溶于Mo粉颗粒内部，达到Mo、Re元素原子级别均匀混合的目的。
[0026]由于采用梯度温度设计，使得在高温下还原时间短，粉末颗粒度细小，配合之前悬浊液过程中已经实现的Re、La原子级别混合，最终达到Mo、Re、La三种元素的原子级别混合的目的。
[0027]本专利技术在前驱体制备过程中，让Re、La元素形成化合物的方式来实现其高均匀混合。在后续的结晶与还原过程中，合理地利用分步还原特性，促进Mo、Re元素在氢还原过程
中达到原子级别混合，从而很好地克服了氧化物固
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固混合时由于元素密度、含量差异造成的元素混合不均匀性问题。同时由于只在合金化元素(Re、La元素)中引入液体形态，主元素钼仍然以固体氧化钼的形式添加，从而可以避免全液
‑
液混合后结晶过程本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钼铼镧预合金粉末的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，按照通式Mo
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xRe
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yLa，x为3～40％，y为0.1～1％，称取Re、La原料配制为质量浓度为W的水溶液，加热充分溶解；添加氨水调整溶液pH值，形成含有铼酸镧颗粒的悬浊液；步骤2，按照Mo与Re、La的质量比(1
‑
x
‑
y)，将59～96.9％MoO3与3.01～41％的含有铼酸镧颗粒的悬浊液固
‑
液混合，并加热搅拌，真空干燥，得到复合氧化物粉末；步骤3，将干燥后的复合氧化物粉末，在氢气气氛下进行两段还原，制备得到Mo
‑
Re
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La预合金粉末。2.根据权利要求1所述的一种钼铼镧预合金粉末的制备方法，其特征在于，所述Re原料为高铼酸铵。3.根据权利要求1所述的一种钼铼镧预合金粉末的制备方法，其特征在于，所述La原料为六水硝酸镧。4.根据权利要求1所述的一种钼铼镧预合金粉末的制备方法，其特征在于，步骤1...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙军，曾毅，孙院军，丁向东，孙博宇，柏小丹，宋坤朋，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：