钼钨合金粉末制备与烧结工艺研究

钼钨合金粉末制备与烧结工艺研究

0现有的不锈钢4金属粉和w合金w法债券和钼是具有相同的元素的。原子半径相同。它是身体的中心结构。相邻的晶体常数差很小。它们在各种成分下都能形成均匀的固溶体,如图1。固相线和液相线非常靠近是这个状态图的特点,两条线之间的距离不超过20℃,实际上它们有直线的特征。合金的晶格常数和密度是其化学成分的线性函数。Mo-W系合金在钨含量25%时,合金熔点比钼大约提高200℃,50Mo-50W合金的电阻率具有极小值。早期,由于含量分别为50%的钨钼合金,其强度、硬度最大而电阻温度系数最低,常被用作真空管阴极热丝,热元件中的热偶,真空管中的弹簧挂钩、高温电器中的结构元器件和耐磨耐腐蚀等结构部件。随着工业的进步,利用Mo-50W合金具有较高的再结晶温度和高温强度,可以用作高温炉的发热体、隔热屏、高温结构件等,在石英玻璃行业,还可以代替钨、钼熔炼坩埚,一方面避免了使用钨坩埚时的烧结密度低,使用寿命较预期短且加工困难的缺点;另一方面纯钼坩埚的使用由于其再结晶温度较低,长期使用易造成晶粒粗化,甚至严重氧化,使用寿命受限。随着工业技术的进步,钨钼合金作为结构材料的应用将会扩大,其前景是广阔的。为了改善钨钼合金坯的加工性能,提高成品率,我们从成分均匀化与合金固溶化两方面入手,对其制备工艺进行了探讨。并通过性能测试对比研究了Mo-50W合金与钨合金的不同,以期达到某些场合替代钨合金的目的。1形状尺寸的确定按照钼钨合金的用途,配制了有代表意义的Mo-50W钼钨合金粉体。拉伸试样的形状尺寸根据国家标准GB6397-86的规定设计加工,具体尺寸为Lo=5do,do为拉伸圆形试样平行长度部分原始直径,Lo是试样的原始标距长度,取d0=5mm。用JSM.T200型扫描电镜获得了试样的断口形貌特征。2试验结果与讨论2.1混料工艺的研究选用细颗粒钨粉和钼粉做原料,改善合金坯的烧结性能。钨钼合金使用工业纯钨粉和纯钼粉作原料,经机械混合,制成混合料。一般来说,粗颗粒需要较长的烧结时间或者较高的烧结温度,使用细颗粒粉末是改善合金坯的烧结性能和提高固溶化速率的有效途径之一。因此,钼粉选择平均粒度3.0~3.5μm,钨粉的平均粒度在2.0μm左右。同时,为了制备出组织均匀的钼钨合金,原料粉末选取粒度分布窄且大小均匀、团聚少的钼粉和钨粉为原料。探讨混料工艺,减少机械混合的时间并提高均匀度。生产中,为改善该合金的加工性能,加入含量为1%的纳米氧化镧。混料工艺常采用二步混料法:先将钨粉和钼粉大致混合均匀,取终混料重量的的1/10加入全部的氧化镧进行预混,将预混料与事先混合好的钨钼粉体逐层加入,再装入混料机中混合(要控制装填量)。这样,在混料机中混合的总时间只需24~28h,而成分误差≤±0.2%,从而缩短了机械混合的时间,并得到了成分均匀的钨钼合金粉体。2.2烧结工艺对烧结体的影响通过合理的原料选取,探讨钼钨合金较为合理的烧结工艺。对于上述原料配制的Mo-50W合金,选取烧结最高温度2200℃,按照表1烧结工艺制度,制备出了相对密度在96%以上且组织均匀的钼钨合金。上述烧结工艺下的钼钨合金的组织见图2。从图2可以看出,烧结组织的晶粒大小均匀,形貌规整。这主要是前期原料选择采用的是粒度分布窄、分散性好的粉末,由于颗粒大小均匀,团聚少,烧结过程中,颗粒烧结所需能量基本一致,因而烧结组织中的颗粒也大小均匀。钼钨合金在该工艺下测量其烧结密度为12.93g/cm3,根据理论密度的计算公式,该烧结工艺下Mo-50W的相对密度(Mo-50W理论密度为13.33g/cm3)高达98.5%。理论密度的计算公式为:ρ°—合金理论密度,g/cm3Xi—合金成分元素的质量百分比,%2.3w合金的显微形貌为了确定Mo-50W合金的性能,与工业生产钨合金性能做了对比。分别检测两种材质的抗拉强度和抗弯强度,结果如表2所示。从表2中可以看出虽然理论上W的强度高于Mo,但这是针对致密态金属强度的对比。实际生产中W烧结后的相对密度显著低于Mo-50W合金,导致材料内部孔隙率高,缺陷多,因而表现出抗拉强度与抗弯强度均低于Mo-50W合金。图3为Mo-50W合金与W合金的显微形貌,可以看出,W合金中有较大的孔隙存在,晶粒较大;而Mo-W合金则要致密的多,没有明显的通气孔存在,只有一些凹坑。Mo-50W合金具有比钼合金更高的耐热强度和使用温度,具有比钨合金更高的致密度和强度,因此,该合金兼有两者的优点,有着较为广阔的发展前景。3烧结密度对mo-5w合金的影响(1)钨粉与钼粉混合对,最好采用两步混合法,以减少机械混合的时间。对Mo-50W而言,要求混合料的成分误差≤±0.2%。(2)对于Mo-50W合金,在最高温度为2200℃烧结10h