【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于空间反应堆用mo合金结构材料，具体涉及一种原位内生多相纳米氧化物弥散增强mo合金及其制备方法。
技术介绍
1、mo合金具有较高的熔点，高弹性模量，低线膨胀系数，良好的导热性能被广泛应用于钢铁冶金、化工等领域。同时，mo具有良好的液态碱金属相容性，是空间堆的候选关键结构材料。虽然mo具有诸多性能优点，但是纯mo仍存在室温塑性欠佳、高温强度低、再结晶脆性和辐照脆化等问题，大大限制了mo的应用范围。
2、传统研发高性能的mo合金主要是细晶强化、固溶强化和弥散强化等。细晶强化主要通过细化多晶材料的晶粒尺寸来提高金属的强度；固溶强化是通过溶质原子引起的局部点阵畸变使基体强度、硬度升高的现象。这两种强化机制都只能提高材料强度，而弥散强化可以协同的解决材料的力学和热学等综合性能。弥散强化是通过引入均匀分散的纳米粒子如氧化物y2o3、la2o3或碳化物zrc、tic等来弥散强化mo晶粒和晶界。其中，氧化物弥散强化mo基材料(ods-mo)得益于其氧化物颗粒的高化学稳定性，受到研究人员的特别关注。例如，cheng等在题“coupling effect of intergranular and intragranular particles onductile fracture of mo–la2o3 alloys”，《materials science&engineering a》640(2015)320-329的论文中，报道了通过在mo中添加氧化镧，单相氧化物氧化镧作为弥散颗粒强化mo合金，制备了室温下延伸率达
3、综上可知，氧化物作为弥散颗粒强化mo合金不能兼得mo合金材料的强塑性，且无法在室温下实现高强度、高韧性等问题，mo合金的综合力学性能得不到进一步提升进而无法满足空间反应堆对关键结构材料的需求，针对上述问题的存在，本专利技术提出了一种原位内生多相纳米氧化物弥散增强mo合金及其制备方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供了一种原位内生多相纳米氧化物弥散增强mo合金及其制备方法。
2、本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：
3、本专利技术提供了一种原位内生多相纳米氧化物弥散增强mo合金，按照质量百分比计，包括0.5～1.0wt％硼化物高熵陶瓷纳米粉体(tizrhfnbmo)b2、余量为金属mo粉；
4、所述合金的微观结构包括mo晶粒、均匀分布在基体中的具有纳米单斜结构zro2及纳米正交结构的tio2。其中，在所述纳米单斜结构的zro2中，hf、nb、mo随机占zr位；在所述纳米正交结构的tio2中，nb、mo随机占ti位。
5、作为本专利技术的进一步优化方案，所述硼化物高熵陶瓷纳米粉体(tizrhfnbmo)b2中，ti元素、zr元素、hf元素、nb元素以及mo元素的用量为等摩尔比。
6、作为本专利技术的进一步优化方案，所述硼化物高熵陶瓷纳米粉体(tizrhfnbmo)b2的平均粒径为50～500nm，所述金属mo粉的平均粒径为0.5～5.0μm。
7、作为本专利技术的进一步优化方案，80％以上的纳米颗粒均匀分布在mo晶粒的内部，其余颗粒分布在晶界。
8、作为本专利技术的进一步优化方案，所述mo晶粒的平均宽度为1.03μm，长宽比为3.68。
9、本专利技术还提供了一种如上述任一所述的原位内生多相纳米氧化物弥散增强mo合金的制备方法，由粉末冶金法制成，包括以下步骤，
10、步骤一：将金属mo粉、硼化物高熵陶瓷纳米粉体(tizrhfnbmo)b2置于保护性气氛或真空或酒精中混合均匀，得到混合粉体；
11、步骤二：将步骤一获得的混合粉体冷压成生坯，冷压的压力为200～600mpa，然后，将生坯于真空或者保护性气氛下，在1700～2200℃下无压烧结，保温时间为1～10h，冷却后得到mo合金烧结坯料；
12、步骤三：将步骤二得到的mo合金烧结坯料在500～1500℃下进行热塑形加工，得到mo合金棒材。
13、作为本专利技术的进一步优化方案，步骤一至三中，所述保护性气氛为氢气气氛、氮气气氛、氩气气氛、氦气气氛或氖气气氛中的一种。
14、作为本专利技术的进一步优化方案，步骤一、二中，真空条件的真空度≤20pa。
15、作为本专利技术的进一步优化方案，步骤三中，将所述mo合金烧结坯料在保护性气氛下加热至1200～1500℃，保温15～60min，然后进行热塑形加工，热塑形加工的终了温度为500～900℃，得到mo合金棒材。
16、作为本专利技术的进一步优化方案，步骤三中，热塑性变形加工为旋锻，总道次数为3～10道次，每道次变形量15～25％，总变形量≥50％。
17、本专利技术的有益效果在于：
18、(1)专利技术通过引入高稳定的硼化物高熵陶瓷纳米粉体(tizrhfnbmo)b2，解决了y2o3或la2o3等弥散颗粒在高温烧结过程中和存在杂质氧(o)的情况下，y2o3或la2o3与mo(o)反应生成熔点相对较低的赝合金产物，引起y-mo-o或la-mo-o颗粒显著粗化长大；另一方面，如mo-zro2合金中存在zro2颗粒与mo基体脱离的现象，即zro2与mo界面失去冶金结合，zro2虽然化学成分稳定，但是存在温度驱动的可逆结构相变。此类相变引起的切应变及体积变化导致zro2与mo基体界面脱离，失去强化效果。而通过在mo基体里面引入微量(tizrhfnbmo)b2纳米粉体有效吸收了mo中的非金属杂质如氮、氧等，降低了这些杂质元素对mo的脆化作用，从而使mo的断裂韧性和强度得到了较大的提高。
19、(2)性能测试表明，本专利技术的mo合金的室温抗拉强度可达1121mpa、延伸率可达～24％，强塑性均显著优于工业上应用较广的纯mo、tzm合金。
20、(3)本专利技术制备方法简单、科学、高效，通过引入一种硼化物高熵陶瓷粉体在mo基体里分解成两种氧化物颗粒，分别为纳米单斜结构的zro2(其中hf、nb、mo随机占zr位)及纳米正交结构的tio2(其中nb、mo随机占ti位)。通过原位反应很好的吸收杂质o，高温下也具有较高的高温强度和韧性及再结晶温度的优异性能。最后，通过适当的热处理工艺进一步提升mo合金的塑性，使mo合金在室温及高温下都具有优异的力学性能，同时，具本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种原位内生多相纳米氧化物弥散增强Mo合金，其特征在于，按照质量百分比计，包括0.5～1.0wt％硼化物高熵陶瓷纳米粉体(TiZrHfNbMo)B2、余量为金属Mo粉；
2.根据权利要求1所述的一种原位内生多相纳米氧化物弥散增强Mo合金，其特征在于：所述硼化物高熵陶瓷纳米粉体(TiZrHfNbMo)B2中，Ti元素、Zr元素、Hf元素、Nb元素以及Mo元素的用量为等摩尔比。
3.根据权利要求1所述的一种原位内生多相纳米氧化物弥散增强Mo合金，其特征在于，所述硼化物高熵陶瓷纳米粉体(TiZrHfNbMo)B2的平均粒径为50～500nm，所述金属Mo粉的平均粒径为0.5～5.0μm。
4.根据权利要求1所述的一种原位内生多相纳米氧化物弥散增强Mo合金，其特征在于，所述Mo晶粒的平均宽度为1.03μm，长宽比为3.68。
5.根据权利要求1所述的一种原位内生多相纳米氧化物弥散增强Mo合金，其特征在于，80％以上的纳米颗粒均匀分布在Mo晶粒的内部，其余颗粒分布在晶界。
6.一种如权利要求1-5任一所述的原位内生多相纳米氧化
7.根据权利要求6所述的一种原位内生多相纳米氧化物弥散增强Mo合金的制备方法，其特征在于，步骤一至三中，所述保护性气氛为氢气气氛、氮气气氛、氩气气氛、氦气气氛或氖气气氛中的一种。
8.根据权利要求7所述的一种原位内生多相纳米氧化物弥散增强Mo合金的制备方法，其特征在于，步骤一、二中，真空条件的真空度≤20Pa。
9.根据权利要求7所述的一种原位内生多相纳米氧化物弥散增强Mo合金的制备方法，其特征在于，步骤三中，将所述Mo合金烧结坯料在保护性气氛下加热至1200～1500℃，保温15～60min，然后进行热塑形加工，热塑形加工的终了温度为500～900℃，得到Mo合金棒材。
10.根据权利要求7所述的一种原位内生多相纳米氧化物弥散增强Mo合金的制备方法，其特征在于，步骤三中，热塑性变形加工为旋锻，总道次数为3～10道次，每道次变形量15～25％，总变形量≥50％。
...【技术特征摘要】
1.一种原位内生多相纳米氧化物弥散增强mo合金，其特征在于，按照质量百分比计，包括0.5～1.0wt％硼化物高熵陶瓷纳米粉体(tizrhfnbmo)b2、余量为金属mo粉；
2.根据权利要求1所述的一种原位内生多相纳米氧化物弥散增强mo合金，其特征在于：所述硼化物高熵陶瓷纳米粉体(tizrhfnbmo)b2中，ti元素、zr元素、hf元素、nb元素以及mo元素的用量为等摩尔比。
3.根据权利要求1所述的一种原位内生多相纳米氧化物弥散增强mo合金，其特征在于，所述硼化物高熵陶瓷纳米粉体(tizrhfnbmo)b2的平均粒径为50～500nm，所述金属mo粉的平均粒径为0.5～5.0μm。
4.根据权利要求1所述的一种原位内生多相纳米氧化物弥散增强mo合金，其特征在于，所述mo晶粒的平均宽度为1.03μm，长宽比为3.68。
5.根据权利要求1所述的一种原位内生多相纳米氧化物弥散增强mo合金，其特征在于，80％以上的纳米颗粒均匀分布在mo晶粒的内部，其余颗粒分布在晶界。
6.一...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢卓明，余木兰，王慧，刘瑞，吴学邦，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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