本發(fā)明屬于鉬合金的制備領(lǐng)域，具體涉及一種耐磨耐蝕鉬合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
鉬及其合金具有高熔點(diǎn)、高硬度、低膨脹系數(shù)、高導(dǎo)電性及突出的高溫力學(xué)性能等特征，被廣泛應(yīng)用于光電能源、精加工、航天航空等高科技領(lǐng)域，如電真空零件(柵極、陽(yáng)極)、電光源(支撐材料)、耐高溫結(jié)構(gòu)材料、熔制玻璃用電極、鉆探刀頭、線切割用鉬絲、金屬加工工具、鋼鐵合金耐腐蝕添加劑等。另外，隨我國(guó)工業(yè)發(fā)展，對(duì)鉬產(chǎn)品性能要求越來越高，高性能鉬合金產(chǎn)品有待開發(fā)。
為提高鉬合金綜合性能，通常在純鉬中加入合金、第二相，起到固溶強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化的作用，如tzm合金、aks合金、la2o3-mo合金等。授權(quán)公告號(hào)為cn104294133b的專利公開了一種zro2陶瓷顆粒增強(qiáng)鉬基復(fù)合材料，其是以二鉬酸銨、硝酸鎬和檸檬酸為原料，分別配成相應(yīng)的水溶液并混合，調(diào)整ph＜2后水浴得到溶膠；溶膠再經(jīng)焙燒、氫氣還原制備混合粉體，再將混合粉體冷壓成型、燒結(jié)制備zro2陶瓷顆粒增強(qiáng)的鉬合金。該鉬合金中，zro2作為彌散相加入鉬合金中，高溫?zé)Y(jié)時(shí)zro2容易發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致鉬合金的塑韌性變差，后期深加工和應(yīng)用受到限制。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種耐磨耐蝕鉬合金，從而解決現(xiàn)有鉬合金的塑韌性差的問題。
本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供上述耐磨耐蝕鉬合金的制備方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
一種耐磨耐蝕鉬合金，由以下體積百分比的組分組成：zro20.2～10％，y2o30.05～1％，余量為鉬。
本發(fā)明提供的耐磨耐蝕鉬合金，zro2作為彌散相加入鉬合金，同時(shí)添加y2o3穩(wěn)定鉬合金中的四方相zro2，阻止高溫下zro2晶型轉(zhuǎn)變，保證其塑韌性；合金中各組分配比合理、協(xié)同作用，在提高加工性能的同時(shí)，可以進(jìn)一步提高鉬合金再結(jié)晶溫度和晶界強(qiáng)度，進(jìn)而增強(qiáng)鉬合金的高溫抗蠕變性、抗磨損性以及抗侵蝕性能。
上述耐磨耐蝕鉬合金的制備方法，包括以下步驟：
1)將鉬酸銨煅燒制備moo3粉體；將硝酸鋯和硝酸釔溶于溶劑中，制得混合溶液；
2)將moo3粉體和混合溶液混合后進(jìn)行濕磨，干燥，制得混合粉體a；
3)將混合粉體a在氫氣氣氛下還原，得到混合粉體b；
4)混合粉體b經(jīng)壓制、燒結(jié)，即得耐磨耐蝕鉬合金。
本發(fā)明的耐磨耐蝕鉬合金的制備方法，是利用固-液摻雜和濕磨相結(jié)合的方式制備混合粉體，摻雜效率高；該過程中，混合粉體經(jīng)過充分的球磨粉碎，受到?jīng)_擊、剪切、摩擦、壓縮等多種應(yīng)力作用，經(jīng)歷扁平化、冷焊合、合金成分均勻化等過程，被不斷細(xì)化，從而實(shí)現(xiàn)氧化物顆粒彌散得細(xì)小而均勻；然后再經(jīng)過氫氣還原、壓制和燒結(jié)過程制備鉬合金，y2o3、陶瓷相zro2納米晶粒細(xì)化而均勻，使合金組分的作用充分發(fā)揮，從而使所制得的鉬合金具有優(yōu)異的高溫抗蠕變性、抗磨損性以及抗侵蝕性能。
同時(shí)，與鉬合金的傳統(tǒng)制備方法(如水熱法、溶膠凝膠法、共沸蒸餾法等)相比，該制備方法操作簡(jiǎn)單，對(duì)相應(yīng)設(shè)備的要求低，摻雜效率和摻雜效果得到兼顧，適于高性能鉬合金的大批量制備。
步驟1)中，所述鉬酸銨為二鉬酸銨、四鉬酸銨或七鉬酸銨中的一種或多種的組合。二鉬酸銨的分子式為(nh4)2mo2o7，四鉬酸銨的分子式為(nh4)2mo4o13·2h2o，七鉬酸銨的分子式為(nh4)6mo7o24·4h2o。
步驟1)中，煅燒的溫度為500～520℃，煅燒的時(shí)間為3～5h。
步驟1)中，所述溶劑為水和乙醇的混合溶劑。優(yōu)選的，混合溶劑中，水和乙醇的體積比為(1.8～2.2):1。為促進(jìn)硝酸鋯與硝酸釔在乙醇與水的混合溶劑中快速溶解，可使溶解過程在80℃下進(jìn)行，期間不斷攪拌直到溶解完全。
步驟2)中，濕磨時(shí)，料球質(zhì)量比為1：(1～1.5)，轉(zhuǎn)速為80～100rad/min，濕磨時(shí)間為8～10h。所述干燥的溫度為140～180℃。濕磨所用的球磨罐和磨球材質(zhì)為剛玉，以避免濕磨時(shí)引入成分污染。
步驟3)中，所述還原是先在530～550℃下進(jìn)行一段還原，再在930～980℃下進(jìn)行二段還原。優(yōu)選的，一段還原的時(shí)間為4～6h，二段還原的時(shí)間為4～6h。
步驟4)中，所述壓制為冷等靜壓壓制，壓力為240～280mpa，保壓時(shí)間為8～15min。
步驟4)中，所述燒結(jié)在氫氣氣氛下進(jìn)行，燒結(jié)的溫度為1750～1900℃，燒結(jié)的時(shí)間為1～3h。
本發(fā)明的耐磨耐蝕鉬合金的制備方法，通過氫氣保護(hù)感應(yīng)燒結(jié)，避免了素胚內(nèi)部壓力分布與密度分布不均引起的開裂與分層缺陷，保證了鉬合金耐蝕性；所制得的鉬合金再結(jié)晶溫度高、高溫結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，抗磨損與抗侵蝕性能優(yōu)異，加工性能好，可經(jīng)鍛造、軋制制備成高性能鉬電極、鉬絲、鉬頂頭等，應(yīng)用前景廣闊。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1
本實(shí)施例的耐磨耐蝕鉬合金，應(yīng)用于熔制玻璃用鉬電極，由以下體積百分比的組分組成：zro25％，y2o30.5％，余量為鉬及不可避免的雜質(zhì)。
本實(shí)施例的耐磨耐蝕鉬合金的制備方法，包括以下步驟：
1)稱取4000g四鉬酸銨放入電阻爐中，在520℃下煅燒4h，過40目篩，得moo3粉體；
稱取硝酸鋯216.3g和硝酸釔19.56g放入燒杯中，加入無水乙醇500ml和蒸餾水1000ml，將燒杯置于80℃水浴鍋中，不斷攪拌直至完全溶解，得到混合溶液；
2)將moo3粉體放入球磨罐，干磨8h，然后倒入步驟1)所得混合溶液，濕磨8h，隨后在140℃下干燥24h，過40目篩制得混合粉體a；濕磨時(shí)，料球質(zhì)量比為1:1.5，轉(zhuǎn)速為90rad/min；
3)將混合粉體a在氫氣下進(jìn)行兩段還原，一段還原溫度為550℃，還原時(shí)間為4h；再在950℃下進(jìn)行二段還原，還原時(shí)間為4h，得到zro2/mo復(fù)合粉體；
4)將zro2/mo復(fù)合粉體采用冷等靜壓，在280mpa下壓制15min，然后放入中頻燒結(jié)爐中，在氫氣保護(hù)下，于1900℃保溫?zé)Y(jié)2h，隨爐冷卻，即得耐磨耐蝕鉬合金。
將本實(shí)施例制備的摻雜5vol％zro2的耐磨耐蝕鉬合金，放入馬弗爐中，保溫，經(jīng)鍛造后制得
實(shí)施例2
本實(shí)施例的耐磨耐蝕鉬合金，應(yīng)用于線切割用鉬絲，由以下體積百分比的組分組成：zro20.2％，y2o30.05％，余量為鉬及不可避免的雜質(zhì)。
本實(shí)施例的耐磨耐蝕鉬合金的制備方法，包括以下步驟：
1)稱取4096g二鉬酸銨放入電阻爐中，在510℃下煅燒3h，過40目篩，得moo3粉體；
稱取硝酸鋯8.48g和硝酸釔1.93g放入燒杯中，加入無水乙醇500ml和蒸餾水1000ml，將燒杯置于80℃水浴鍋中，不斷攪拌直至完全溶解，得到混合溶液；
2)將moo3粉體放入球磨罐，干磨9h，然后倒入步驟1)所得混合溶液，濕磨10h，隨后在160℃下干燥24h，過40目篩制得混合粉體a；濕磨時(shí)，料球質(zhì)量比為1:1.5，轉(zhuǎn)速為90rad/min；
3)將混合粉體a在氫氣下進(jìn)行兩段還原，一段還原溫度為530℃，還原時(shí)間為6h；再在930℃下進(jìn)行二段還原，還原時(shí)間為6h，得到zro2/mo復(fù)合粉體；
4)將zro2/mo復(fù)合粉體采用冷等靜壓，在240mpa下壓制10min，然后放入中頻燒結(jié)爐中，在氫氣保護(hù)下，于1800℃保溫?zé)Y(jié)1h，隨爐冷卻，即得耐磨耐蝕鉬合金。
將本實(shí)施例制備的摻雜0.2vol％zro2的耐磨耐蝕鉬合金，放入馬弗爐中，保溫，經(jīng)軋制和拉絲后制得
實(shí)施例3
本實(shí)施例的耐磨耐蝕鉬合金，應(yīng)用于鋼管生產(chǎn)用鉬頂頭，由以下體積百分比的組分組成：zro210％，y2o31％，余量為鉬及不可避免的雜質(zhì)。
本實(shí)施例的耐磨耐蝕鉬合金的制備方法，包括以下步驟：
1)稱取4253.92g七鉬酸銨放入電阻爐中，在500℃下煅燒5h，過40目篩，得moo3粉體；
稱取硝酸鋯470.32g和硝酸釔38.92g放入燒杯中，加入無水乙醇500ml和蒸餾水1000ml，將燒杯置于80℃水浴鍋中，不斷攪拌直至完全溶解，得到混合溶液；
2)將moo3粉體放入球磨罐，干磨10h，然后倒入步驟1)所得混合溶液，濕磨9h，隨后在180℃下干燥24h，過40目篩制得混合粉體a；濕磨時(shí)，料球質(zhì)量比為1:1.5，轉(zhuǎn)速為90rad/min；
3)將混合粉體a在氫氣下進(jìn)行兩段還原，一段還原溫度為540℃，還原時(shí)間為5h；再在980℃下進(jìn)行二段還原，還原時(shí)間為5h，得到zro2/mo復(fù)合粉體；
4)將zro2/mo復(fù)合粉體采用冷等靜壓，在260mpa下壓制8min，然后放入中頻燒結(jié)爐中，在氫氣保護(hù)下，于1750℃保溫?zé)Y(jié)3h，隨爐冷卻，即得耐磨耐蝕鉬合金。
將本實(shí)施例制備的摻雜10vol％zro2的耐磨耐蝕鉬合金，在冷等靜壓階段進(jìn)行模壓壓制成型，制得鉬頂頭，其再結(jié)晶溫度、高溫強(qiáng)度、硬度、耐磨損性能均得到較大程度提高，頂頭使用壽命比高鎳鉻合金鋼頂頭提高3倍以上，比普通鉬合金頂頭可以提高約110％。