專利名稱：層狀貴金屬?gòu)?fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種層狀貴金屬?gòu)?fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
難熔金屬一般指熔點(diǎn)高于16501并有一定儲(chǔ)量的金屬，如13&^0、恥、!^、(》、Zr和Ti。難熔金屬具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度、抗腐蝕性和耐高溫等性能，但其高溫抗氧化性差，從而影響難熔金屬材料的發(fā)展應(yīng)用。對(duì)鉬族金屬而言，由于Pt、Rh、Pd等元素具有高熔點(diǎn)、良好的成形性和可焊性、優(yōu)異的抗腐蝕性和抗氧化性等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于高溫領(lǐng)域。但是，貴金屬價(jià)格昂貴，且在高溫服役條件下存在強(qiáng)度低，易產(chǎn)生蠕變變形和失效的問題。為彌補(bǔ)上述兩類元素各自的短處，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)功能，在難熔金屬表面涂覆鉬族金屬以彌補(bǔ)難熔金屬高溫抗氧化性差的問題，已成為國(guó)內(nèi)外科技工作者研究的熱點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)難熔金屬與貴金屬相結(jié)合，發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)功能的研究主要集中在貴金屬涂層技術(shù)方面。采用的方法主要包括電鍍法、化學(xué)氣相沉積法和靶材通電濺射法等。電鍍法可制備大面積涂層和在復(fù)雜結(jié)構(gòu)部件表面沉積涂層，但是涂層應(yīng)力較大、與基體的結(jié)合較差，鍍層制備成本高，電解液有劇毒。而化學(xué)氣相沉積速率低，制備的涂層遇有多孔結(jié)構(gòu)，涂層與基體結(jié)合差。因此。以上方法制備的鉬族金屬涂層與基體難熔金屬之間的未形成冶金結(jié)合，其界面的結(jié)合強(qiáng)度低。其次，采用涂層技術(shù)在基體上涂覆的鉬族金屬的厚度較薄，一般在100 μ m以內(nèi)，對(duì)于較厚的鉬族金屬層，采用涂層方法處理效果不理想。本發(fā)明人考慮，提供一種具有良好的界面結(jié)合強(qiáng)度的層狀貴金屬?gòu)?fù)合材料的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種層狀貴金屬?gòu)?fù)合材料的制備方法，制備的層狀貴金屬?gòu)?fù)合材料具有良好的界面結(jié)合強(qiáng)度。為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種層狀貴金屬?gòu)?fù)合材料的制備方法，包括以下步驟將第一粉末在80(T90(TC下保溫氧化，得到第二粉末，所述第一粉末包括第一鉬族金屬和第一活性元素，所述第一活性元素為Zr、Y、Er、La和Ce中的一種或多種；將第三粉末在80(T90(TC下保溫氧化，得到第四粉末，所述第三粉末包括第二鉬族金屬和第二活性元素，所述第二活性元素為Zr、Y、Er、La和Ce中的一種或多種；將第二粉末、難熔金屬粉末和第四粉末依次平鋪疊加，形成復(fù)合層狀粉末；將所述復(fù)合層狀粉末在100(Tl50(rC下真空燒結(jié)，壓制成型，得到層狀貴金屬?gòu)?fù)合材料。優(yōu)選的，所述第一粉末按照如下方法制備將第一鉬族金屬與第一活性元素混合，熔煉，制粉后得到第一粉末。
優(yōu)選的，所述第一粉末的保溫氧化的時(shí)間為Γ8小時(shí)。優(yōu)選的，，所述第三粉末按照如下方法制備將第二鉬族金屬與第二性元素混合，熔煉，制粉后得到第三粉末。優(yōu)選的，所述第三粉末的保溫氧化的時(shí)間為Γ8小時(shí)。優(yōu)選的，所述難熔金屬為鉭、鈮、鈦和鑰中的一種或多種。優(yōu)選的，所述復(fù)合層狀粉末中的第二粉 末、難熔金屬粉末與第四粉末的厚度比為Γ4 :2 8 :1 4。優(yōu)選的，所述形成復(fù)合層狀粉末的步驟具體為將第二粉末平鋪于容器中，形成第二粉末層；將難熔金屬粉末平鋪于所述第二粉末層上表面，形成難熔金屬粉末層；將第四粉末平鋪于所述難熔金屬粉末層上表面，得到復(fù)合層狀粉末。優(yōu)選的，所述真空燒結(jié)的時(shí)間為Γ20小時(shí)。優(yōu)選的，所述壓制成型步驟具體為將燒結(jié)得到的燒結(jié)坯在15(T250MPa下進(jìn)行第一次壓制成型；將第一次成型后的坯錠置于真空爐中進(jìn)行退火，得到退火坯錠，退火溫度為110(ri300°C，退火時(shí)間為 30 60min ；將所述退火坯錠在25(T350MPa下進(jìn)行第二次壓制成型。本發(fā)明提供了一種層狀貴金屬?gòu)?fù)合材料的制備方法，包括以下步驟將第一粉末在80(T90(TC下保溫氧化，得到第二粉末；將第三粉末在80(T90(TC下保溫氧化，得到第四粉末；將第二粉末、難熔金屬粉末和第四粉末依次平鋪疊加，形成復(fù)合層狀粉末；將所述復(fù)合層狀粉末在i00(Ti50(rc下真空燒結(jié)，壓制成型，得到層狀貴金屬?gòu)?fù)合材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用粉末冶金法將包含鉬族金屬的粉末與難熔金屬粉末相結(jié)合，提高了界面之間的結(jié)合強(qiáng)度，保證了層狀貴金屬?gòu)?fù)合材料中難熔金屬與鉬族金屬界面之間呈牢固緊密的冶金結(jié)合狀態(tài)。其次，由于第一粉末和第三粉末包括活性元素，從而實(shí)現(xiàn)了層狀貴金屬?gòu)?fù)合材料的彌散強(qiáng)化，提高了層狀復(fù)合材料的力學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該層狀貴金屬?gòu)?fù)合材料兼?zhèn)溷f族金屬優(yōu)良的抗高溫氧化性能和難熔金屬的高溫力學(xué)性能，適合于高溫結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例制備的層狀貴金屬?gòu)?fù)合材料結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明提供一種層狀貴金屬?gòu)?fù)合材料的制備方法，包括以下步驟將第一粉末在80(T90(TC下保溫氧化，得到第二粉末，所述第一粉末包括第一鉬族金屬和第一活性元素，所述活性元素為Zr、Y、Er、La和Ce中的一種或多種；將第三粉末在80(T900°C下保溫氧化，得到第四粉末，所述第三粉末包括第二鉬族金屬和第二活性元素，所述第二活性元素為Zr、Y、Er、La和Ce中的一種或多種；將第二粉末、難熔金屬粉末和第四粉末依次平鋪疊加，形成復(fù)合層狀粉末；將所述復(fù)合層狀粉末在100(Tl5(KrC下真空燒結(jié)，壓制成型，得到層狀貴金屬?gòu)?fù)合材料。在上述制備過(guò)程中，本發(fā)明利用粉末冶金法將包含鉬族金屬的粉末與難熔金屬粉末相結(jié)合，提高了界面之間的結(jié)合強(qiáng)度，保證了層狀貴金屬?gòu)?fù)合材料中難熔金屬與鉬族金屬界面之間呈牢固緊密的冶金結(jié)合狀態(tài)，該層狀貴金屬?gòu)?fù)合材料具有良好的高溫力學(xué)性能和高溫抗氧化性，以及良好的成形性和可焊性，適合于高溫結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域。本發(fā)明米用的第一粉末優(yōu)選按照如下方法制備將第一鉬族金屬與第一活性兀素混合，熔煉，制粉后得到第一粉末，更優(yōu)選為將第 一鉬族金屬與第一活性元素混合，采用真空感應(yīng)熔煉方法熔煉，粉碎后得到第一粉末。所述第一活性元素為Zr、Y、Er、La和Ce中的一種或多種，所述第一活性元素在第一粉末中的比例為0 3wt%，優(yōu)選為O. 06^1. 2wt%，更優(yōu)選為O. 2^0. 8wt%。其中，本發(fā)明對(duì)于所述制粉的方式并無(wú)特別限制，可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的制粉方法，如球磨破碎等。所述第一粉末的粒徑優(yōu)選為2(Γ80μπι，更優(yōu)選為30 60 μ m,更優(yōu)選為40 μ m。然后，將所述第一粉末在80(T900°C下保溫氧化，所述保溫氧化的溫度優(yōu)選為82(T880°C，更優(yōu)選為84(T860°C ;保溫氧化的時(shí)間優(yōu)選為4 8小時(shí)，更優(yōu)選為5 7小時(shí)。通過(guò)將第三粉末進(jìn)行保溫氧化，實(shí)現(xiàn)內(nèi)氧化，使第一粉末中的第一活性元素Zr、Y、Er、La、Ce等被氧化成相應(yīng)的氧化物，從而達(dá)到彌散強(qiáng)化鉬族金屬或鉬族金屬合金的效果。由于保溫氧化的溫度過(guò)高將導(dǎo)致第一粉末燒結(jié)成球團(tuán)，進(jìn)而導(dǎo)致后續(xù)作業(yè)工序困難，因此，保溫氧化的溫度優(yōu)選在上述范圍內(nèi)。按照本發(fā)明，所述第三粉末及其制備方法優(yōu)選與所述第一粉末及其制備方法相同，或者所述第三粉末及其制備方法與所述第一粉末及其制備方法不同。本發(fā)明采用的第三粉末優(yōu)選按照如下方法制備將第二鉬族金屬與第二活性元素混合，熔煉，制粉后得到第三粉末，更優(yōu)選為將第二鉬族金屬與第二活性元素混合，采用真空感應(yīng)熔煉方法熔煉，制粉后得到第三粉末。所述第二活性元素為Zr、Y、Er、La和Ce中的一種或多種，所述第二活性元素在第三粉末中的比例為O. l 3wt%，優(yōu)選為O. 06^1. 2wt%，更優(yōu)選為O. 2^0. 8wt%。其中，本發(fā)明對(duì)于所述制粉的方式并無(wú)特別限制，可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的制粉方法，如球磨破碎等。所述第三粉末的粒徑優(yōu)選為2(Γ80μπι，更優(yōu)選為30 60 μ m,更優(yōu)選為40 μ m。然后，將所述第三粉末在80(T90(TC下保溫氧化，所述保溫氧化的溫度優(yōu)選為820^8800C，更優(yōu)選為84(T860°C ;保溫氧化的時(shí)間優(yōu)選為4 8小時(shí)，更優(yōu)選為5 7小時(shí)。通過(guò)將第三粉末進(jìn)行保溫氧化，實(shí)現(xiàn)內(nèi)氧化，使第三粉末中的活性元素Zr、Y、Er、La、Ce等被氧化成相應(yīng)的氧化物，從而達(dá)到彌散強(qiáng)化鉬族金屬或鉬族金屬合金的效果。由于保溫氧化的溫度過(guò)高將導(dǎo)致鉬族金屬或鉬族金屬合金粉末燒結(jié)成球團(tuán)，進(jìn)而導(dǎo)致后續(xù)作業(yè)工序困難，因此，保溫氧化的溫度優(yōu)選在上述范圍內(nèi)。由于第一粉末和第三粉末分別包括活性元素，從而實(shí)現(xiàn)了層狀貴金屬?gòu)?fù)合材料的彌散強(qiáng)化，提高了層狀復(fù)合材料的力學(xué)性能，特別是高溫蠕變性能。分別得到第二粉末與第四粉末后，將第二粉末、難熔金屬粉末和第四粉末依次平鋪疊加，形成復(fù)合層狀粉末。所述難熔金屬優(yōu)選為鉭、鈮、鈦和鑰中的一種或多種。其中，本發(fā)明對(duì)于所述難熔金屬粉末的制備方法并無(wú)特別限制，可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法進(jìn)行制備。所述難熔金屬粉末的粒徑優(yōu)選為2(Γ80 μ m,更優(yōu)選為3(Γ60 μ m,更優(yōu)選為40 μ m0所述復(fù)合層狀粉末中的第二粉末、難熔金屬粉末與第四粉末的厚度比是保證層狀貴金屬?gòu)?fù)合材料性質(zhì)的重要因素。第二粉末與第四粉末形成的金屬層為復(fù)層，難熔金屬層為基層。由于基層金屬與復(fù)層金屬之間在高溫狀態(tài)下會(huì)相互擴(kuò)散，如果時(shí)間足夠長(zhǎng)，基層的難熔金屬會(huì)擴(kuò)散到復(fù)層金屬的表面，在表面的難熔金屬就會(huì)不斷氧化，從而造成層狀材料的整體失效。從節(jié)約貴金屬資源方面考慮， 覆層金屬與基層難熔金屬比值越小，可以節(jié)約更多的貴金屬；但是，覆層金屬與基層難熔金屬比值過(guò)小，導(dǎo)致層狀復(fù)合材料在高溫使用過(guò)程中會(huì)使材料的使用壽命下降。所述復(fù)合層狀粉末中的第二粉末、難熔金屬粉末與第四粉末的厚度比優(yōu)選為廣4 2^8 :廣4，更優(yōu)選為廣3 3^8 :廣3，更優(yōu)選為廣2 =O :廣2。形成復(fù)合層狀粉末的步驟具體為將第二粉末平鋪于容器中，形成第二粉末層；將難熔金屬粉末平鋪于所述第二粉末層上表面，形成難熔金屬粉末層；將第四粉末平鋪于所述難熔金屬粉末層上表面，得到復(fù)合層狀粉末。更具體的，將第二粉末裝載到方形的鉬金容器中，用鏟子搗實(shí)、平整，形成第二粉末層；然后將難熔金屬粉末裝載至第二粉末層的表面，并用鏟子搗實(shí)、平整，形成難熔金屬粉末層；最后將第四粉末裝載至難熔金屬粉末層的表面，并用鏟子搗實(shí)、平整，得到復(fù)合層狀粉末。形成復(fù)合層狀粉末后，將所述復(fù)合層狀粉末進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)步驟優(yōu)選在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行。所述燒結(jié)的溫度優(yōu)選為110(Tl400°C，更優(yōu)選為120(Tl300°C ;燒結(jié)的時(shí)間優(yōu)選為Γ20小時(shí)，更優(yōu)選為8 15小時(shí)。所述燒結(jié)步驟具體為在常溫狀態(tài)下，將復(fù)合層狀粉末置于真空爐內(nèi)，先將室內(nèi)壓力抽至IOPa以下，接著向真空室內(nèi)充入氬氣，使室內(nèi)壓力達(dá)到7、X104Pa，關(guān)閉氬氣進(jìn)氣閥，再次將室內(nèi)壓力抽至IOPa以下，然后再一次向室內(nèi)充入氬氣，并使室內(nèi)壓強(qiáng)達(dá)到大氣壓值。當(dāng)室內(nèi)壓強(qiáng)達(dá)到大氣壓后，開始升溫，爐溫控制在ioo(ri5oo°c之間。燒結(jié)步驟完成后，還包括壓制成型的步驟。所述壓制成型步驟具體為將燒結(jié)得到的燒結(jié)坯在15(T250MPa下進(jìn)行第一次壓制成型；將第一次成型后的坯錠置于真空爐中進(jìn)行退火，得到退火坯錠，退火溫度為110(Tl30(rC，退火時(shí)間為3(T60min ;將所述退火坯錠在25(T350MPa下進(jìn)行第二次壓制成型。另外，本發(fā)明還優(yōu)選包括坯錠鍛造與坯錠軋制的步驟。所述坯錠鍛造步驟具體為將第二次壓制成型后的坯錠置于真空爐內(nèi)加熱，真空度保持在IOPa以下，并進(jìn)行鍛造處理，目的是進(jìn)一步提高坯錠的密度使之緊密結(jié)合。上述制備的層狀貴金屬?gòu)?fù)合材料具有如下結(jié)構(gòu)，如圖I所示該層狀貴金屬?gòu)?fù)合材料包括第二粉末層5、第一過(guò)渡層4、難熔金屬粉末層3、第二過(guò)渡層2和第四粉末層I,第一過(guò)渡層4位于第二粉末層5和難熔金屬粉末層3之間,第二過(guò)渡層2位于難熔金屬粉末層3和第四粉末層I之間。第二粉末層5優(yōu)選為Pt-Rh合金，Rh在Pt-Rh合金中的含量?jī)?yōu)選為(T25wt%，更優(yōu)選為5 10wt% ;或者Pt-Ir合金，Ir在Pt-Ir合金中的含量為(Tl0wt%，更優(yōu)選為I 5wt%，或者Pt-Pd合金，Pd在Pt-Pd合金中的含量為(T20wt%，更優(yōu)選為I 5wt%，第二粉末層5為第一活性元素彌散強(qiáng)化后的鉬族金屬或鉬族金屬合金。難熔金屬粉末層3優(yōu)選為鉭或鉭合金、鈮或鈮合金、鈦或鈦合金、鑰或鑰合金。所述鉭合金優(yōu)選為Ta-W系合金，鎢的含量?jī)?yōu)選為(Tl5wt%，更優(yōu)選為l 5wt% ；Ta-Nb系合金，鈮的含量?jī)?yōu)選為(T40wt%，更優(yōu)選為l 10wt% ;鈮合金優(yōu)選為Nb-Zr合金，鋯的含量?jī)?yōu)選為(T30wt%，更優(yōu)選為l 10wt% ;或者Nb-Mo合金，鑰的含量?jī)?yōu)選為(T50wt%，更優(yōu)選為r20wt%o所述第四粉末層優(yōu)選為Pt-Rh合金，Rh在Pt-Rh合金中的含量?jī)?yōu)選為(T25wt%，更優(yōu)選為5 10wt% ;或者Pt-Ir合金，Ir在Pt-Ir合金中的 含量?jī)?yōu)選為(TlOwt%，更優(yōu)選為r5wt% ;或者Pt-Pd合金，Pd在Pt-Pd合金中的含量?jī)?yōu)選為(T20wt%，更優(yōu)選為I 5wt%。第四粉末層為第二活性元素彌散強(qiáng)化后的鉬族金屬或鉬族金屬合金。由于本發(fā)明利用粉末冶金法將包含鉬族金屬的粉末與難熔金屬粉末相結(jié)合，從而在第二粉末層5和難熔金屬粉末層3之間形成了第一過(guò)渡層4即鉬族金屬與難熔金屬冶金結(jié)合形成的過(guò)渡層，在第四粉末層I和難熔金屬粉末層3之間形成了第二過(guò)渡層2即鉬族金屬與難熔金屬冶金結(jié)合形成的過(guò)渡層。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的制備方法具有以下特點(diǎn)①本發(fā)明利用粉末冶金法將包含鉬族金屬的粉末與難熔金屬粉末相結(jié)合，提高了界面之間的結(jié)合強(qiáng)度，保證了層狀貴金屬?gòu)?fù)合材料中難熔金屬與鉬族金屬界面之間呈牢固緊密的冶金結(jié)合狀態(tài)②在層狀復(fù)合材料的設(shè)計(jì)上，本發(fā)明對(duì)貴金屬粉末即第一粉末與第三粉末進(jìn)行彌散強(qiáng)化處理，從而可以顯著提升層狀復(fù)合材料的力學(xué)性能，特別是高溫蠕變性能。③本發(fā)明方法簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)方便，通過(guò)真空熔煉、粉末冶金方法制得復(fù)合層狀粉末，采用粉末分層設(shè)計(jì)和粉末燒結(jié)工藝進(jìn)行層狀復(fù)合，再經(jīng)過(guò)常規(guī)的壓制、鍛造和軋制處理方法得到層狀貴金屬?gòu)?fù)合材料。④該層狀貴金屬?gòu)?fù)合材料兼?zhèn)溷f族金屬及其合金優(yōu)良的抗高溫氧化性能和難熔金屬的高溫力學(xué)性能，適合于高溫結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域，在節(jié)約貴金屬資源和獲取材料優(yōu)良綜合性能方面獨(dú)具特點(diǎn)。為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求的限制。本發(fā)明實(shí)施例采用的原料以及化學(xué)試劑均為市購(gòu)。實(shí)施例I以鈦為基層難熔金屬，氧化鋯彌散強(qiáng)化鉬為覆層鉬族金屬為例進(jìn)行說(shuō)明。①采用真空感應(yīng)熔煉方法熔制鉬錯(cuò)二元合金,活性元素錯(cuò)的含量為O. 3wt%。②采用粉末冶金法將步驟①中的鉬鋯二元合金制備成平均粒徑在40 μ m的鉬鋯二元合金粉末。③將步驟②所制得的鉬鋯二元合金粉末進(jìn)行內(nèi)氧化處理，使合金粉末中的活性元素鋯氧化生成氧化鋯微粒，氧化鋯起到彌散強(qiáng)化鉬基體的作用。工藝氧化溫度為800°C、氧化時(shí)間為7小時(shí)，氣氛為大氣氣氛。④采用真空感應(yīng)熔制方法熔煉難熔金屬鈦。
⑤采用粉末冶金法將步驟④中的金屬鈦制備成平均粒徑為40 μ m鈦粉。⑥層狀粉末的設(shè)計(jì)和裝載。設(shè)計(jì)彌散強(qiáng)化鉬復(fù)層-鈦基層-彌散強(qiáng)化鉬層三層的厚度比例，其比值為2 :1 :2。粉末裝載現(xiàn)將步驟③所制得的彌散強(qiáng)化鉬粉末裝載到方形的鉬金容器中，用鏟子搗實(shí)、平整；然后將步驟五制得的鈦粉末裝載到搗實(shí)平整的彌散強(qiáng)化鉬粉末的上方，并用鏟子搗實(shí)、平整；最后將步驟③所制得的彌散強(qiáng)化鉬粉末裝載到搗實(shí)平整的鈦粉末的上方，并用鏟子搗實(shí)、平整。⑦復(fù)合層狀粉末真空高溫?zé)Y(jié)。在常溫狀態(tài)下，將 步驟⑥所設(shè)計(jì)裝載的層狀粉末置于真空爐內(nèi)，先將室內(nèi)壓力抽至5Pa，接著向真空室內(nèi)充入氬氣，使室內(nèi)壓力達(dá)到9X IO4Pa,關(guān)閉氬氣進(jìn)氣閥，再次將室內(nèi)壓力抽至5Pa，然后再一次向室內(nèi)充入氬氣，并使室內(nèi)壓強(qiáng)達(dá)到大氣壓值。當(dāng)室內(nèi)壓強(qiáng)達(dá)到大氣壓后，開始升溫，爐溫控制在1100°C之間，燒結(jié)時(shí)間為6小時(shí)。⑧復(fù)合層狀燒結(jié)坯壓制成型。將步驟⑦所制得的燒結(jié)坯置于模具中進(jìn)行第一次壓制成型，其成型壓強(qiáng)為200MPa;然后將一次成型后的坯錠置于真空爐中進(jìn)行去應(yīng)力退火，退火溫度1150°C，退火時(shí)間30min ;最后對(duì)退火坯錠進(jìn)行二次壓制成型，其成型壓強(qiáng)為200MPa。⑨壓制成型坯錠鍛造。將二次壓制成型后的坯錠置于真空爐內(nèi)加熱，真空度保持在10Pa，并進(jìn)行鍛造處理。⑩坯錠軋制。將鍛造后的坯錠軋制成所需的板材或片材成品，得到層狀貴金屬?gòu)?fù)合材料。實(shí)施例2以鈮鉭合金為基層難熔金屬，彌散強(qiáng)化鉬銠合金為復(fù)層鉬族金屬為例進(jìn)行說(shuō)明。①采用真空感應(yīng)熔煉方法熔制鉬錯(cuò)錯(cuò)三元合金,合金元素錯(cuò)的含量為10wt%,活性元素錯(cuò)的含量為O. 2wt%。②采用粉末冶金法將步驟①中的鉬銠鋯三元合金制備成平均粒徑在40 μ m的鉬錯(cuò)錯(cuò)三元合金粉末。③將步驟②所制得的鉬銠鋯三元合金粉末進(jìn)行內(nèi)氧化處理，使合金粉末中的活性元素鋯氧化生成氧化鋯微粒，使氧化鋯起到彌散強(qiáng)化鉬銠合金基體的作用。工藝氧化溫度為900°C、氧化時(shí)間為5小時(shí)，氣氛為大氣氣氛。④采用真空感應(yīng)熔煉技術(shù)熔制難熔金屬鈮鉭合金，合金中鉭含量為10wt%。⑤采用粉末冶金方法將步驟④中的鈮鉭合金制備成平均粒徑為40 μ m鑰鈦合金粉末。⑥層狀粉末的設(shè)計(jì)和裝載。設(shè)計(jì)彌散強(qiáng)化鉬銠合金復(fù)層-鈮鉭基層-彌散強(qiáng)化鉬銠合金復(fù)層三層的厚度比例，其比值按I :2 1設(shè)計(jì)。粉末裝載現(xiàn)將步驟③所制得的彌散強(qiáng)化鉬銠合金粉末裝載到方形的鉬金容器中，用鏟子搗實(shí)、平整；然后將步驟⑤制得的鈮鉭合金粉末裝載到搗實(shí)平整的彌散強(qiáng)化鉬銠合金粉末的上方，并用鏟子搗實(shí)、平整；最后將步驟③所制得的彌散強(qiáng)化鉬銠合金粉末裝載到搗實(shí)平整的鑰鈦合金粉末的上方，并用鏟子搗實(shí)、平整。⑦復(fù)合層狀粉末真空高溫?zé)Y(jié)。在常溫狀態(tài)下，將步驟⑥所設(shè)計(jì)裝載的層狀粉末置于真空爐內(nèi)，先將室內(nèi)壓力抽至OPa，接著向真空室內(nèi)充入氬氣，使室內(nèi)壓力達(dá)到7.5X IO4Pa,關(guān)閉氬氣進(jìn)氣閥，再次將室內(nèi)壓力抽至OPa以下，然后再一次向室內(nèi)充入氬氣，并使室內(nèi)壓強(qiáng)達(dá)到大氣壓值。當(dāng)室內(nèi)壓強(qiáng)達(dá)到大氣壓后，開始升溫，爐溫控制在1200°C之間，燒結(jié)時(shí)間為5小時(shí)。⑧復(fù)合層狀燒結(jié)坯壓制成型。將步驟⑦所制得的燒結(jié)坯置于模具中進(jìn)行第一次壓制成型，其成型壓強(qiáng)為250MPa;然后將一次成型后的坯錠置于真空爐中進(jìn)行去應(yīng)力退火，退火溫度1200°C，退火時(shí)間40min ;最后對(duì)退火坯錠進(jìn)行二次壓制成型，其成型壓強(qiáng)為300MPa。⑨壓制成型坯錠鍛造。將二次壓制成型后的坯錠置于真空爐內(nèi)加熱，真空度保持在5Pa，并進(jìn)行鍛造處理。 ⑩坯錠軋制。將鍛造后的坯錠軋制成所需的板材或片材成品，得到層狀貴金屬?gòu)?fù)合材料。實(shí)施例3以鉭為基層難熔金屬，彌散強(qiáng)化鉬鈀合金為復(fù)層鉬族金屬為例進(jìn)行說(shuō)明。①采用真空感應(yīng)熔煉方法熔制鉬鈀鋯三元合金，合金元素鈀的含量為5wt%，活性元素錯(cuò)的含量為O. 6wt%。②采用粉末冶金法將步驟①中的鉬鈀鋯三元合金制備成平均粒徑在40 μ m的鉬鈀鋯三元合金粉末。③將步驟②所制得的鉬鈀鋯三元合金粉末進(jìn)行內(nèi)氧化處理，使合金粉末中的活性元素鋯氧化生成氧化鋯微粒，使氧化鋯起到彌散強(qiáng)化鉬鈀合金基體的作用。工藝氧化溫度為850°C、氧化時(shí)間為8小時(shí)，氣氛為大氣氣氛。④采用真空感應(yīng)熔煉技術(shù)熔制難熔金屬鉭。⑤采用粉末冶金方法將步驟④中的難熔金屬鉭制備成平均粒徑為40 μ m鉭金屬粉末。⑥層狀粉末的設(shè)計(jì)和裝載。設(shè)計(jì)彌散強(qiáng)化鉬鈀合金復(fù)層-鉭基層-彌散強(qiáng)化鉬鈀合金復(fù)層三層的厚度比例，其比值按3 2 3設(shè)計(jì)。粉末裝載將步驟③所制得的彌散強(qiáng)化鉬鈀合金粉末裝載到方形的鉬金容器中，用鏟子搗實(shí)、平整；然后將步驟五制得的鉭金屬粉末裝載到搗實(shí)平整的彌散強(qiáng)化鉬鈀合金粉末的上方，并用鏟子搗實(shí)、平整；最后將步驟③所制得的彌散強(qiáng)化鉬鈀合金粉末裝載到搗實(shí)平整的鉭金屬粉末的上方，并用鏟子搗實(shí)、平整。⑦復(fù)合層狀粉末真空高溫?zé)Y(jié)。在常溫狀態(tài)下，將步驟⑥所設(shè)計(jì)裝載的層狀粉末置于真空爐內(nèi)，先將室內(nèi)壓力抽至5Pa，接著向真空室內(nèi)充入氬氣，使室內(nèi)壓力達(dá)到9X IO4Pa,關(guān)閉氬氣進(jìn)氣閥，再次將室內(nèi)壓力抽至5Pa，然后再一次向室內(nèi)充入氬氣，并使室內(nèi)壓強(qiáng)達(dá)到大氣壓值。當(dāng)室內(nèi)壓強(qiáng)達(dá)到大氣壓后，開始升溫，爐溫控制在1300°C之間，燒結(jié)時(shí)間為7小時(shí)。⑧復(fù)合層狀燒結(jié)坯壓制成型。將步驟⑦所制得的燒結(jié)坯置于模具中進(jìn)行第一次壓制成型，其成型壓強(qiáng)為240MPa;然后將一次成型后的坯錠置于真空爐中進(jìn)行去應(yīng)力退火，退火溫度1100°C，退火時(shí)間40min ;最后對(duì)退火坯錠進(jìn)行二次壓制成型，其成型壓強(qiáng)為350MPa。⑨壓制成型坯錠鍛造。將二次壓制成型后的坯錠置于真空爐內(nèi)加熱，真空度保持在10Pa，并進(jìn)行鍛造處理。
⑩坯錠軋制。將鍛造后的坯錠軋制成所需的板材或片材成品，得到層狀貴金屬?gòu)?fù)合材料。分別對(duì)實(shí)施例f 3制備的該層狀貴金屬?gòu)?fù)合材料進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果表明兼?zhèn)溷f族金屬優(yōu)良的抗高溫氧化性能和難熔金屬的高溫力學(xué)性能，適合于高溫結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域。對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè) 技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種層狀貴金屬?gòu)?fù)合材料的制備方法，包括以下步驟 將第一粉末在80(T900°C下保溫氧化,得到第二粉末,所述第一粉末包括第一鉬族金屬和第一活性元素，所述第一活性元素為Zr、Y、Er、La和Ce中的一種或多種； 將第三粉末在80(T90(TC下保溫氧化，得到第四粉末，所述第三粉末包括第二鉬族金屬和第二活性元素，所述第二活性元素為Zr、Y、Er、La和Ce中的一種或多種； 將第二粉末、難熔金屬粉末和第四粉末依次平鋪疊加，形成復(fù)合層狀粉末； 將所述復(fù)合層狀粉末在100(Tl50(rC下真空燒結(jié)，壓制成型，得到層狀貴金屬?gòu)?fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述第一粉末按照如下方法制備 將第一鉬族金屬與第一活性兀素混合，熔煉，制粉后得到第一粉末。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述第一粉末的保溫氧化的時(shí)間為4^8小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述第三粉末按照如下方法制備 將第二鉬族金屬與第二性元素混合，熔煉，制粉后得到第三粉末。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述第三粉末的保溫氧化的時(shí)間為4^8小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述難熔金屬為鉭、鈮、鈦和鑰中的一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述復(fù)合層狀粉末中的第二粉末、難熔金屬粉末與第四粉末的厚度比為廣4 2^8 :廣4。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述形成復(fù)合層狀粉末的步驟具體為 將第二粉末平鋪于容器中，形成第二粉末層； 將難熔金屬粉末平鋪于所述第二粉末層上表面，形成難熔金屬粉末層； 將第四粉末平鋪于所述難熔金屬粉末層上表面，得到復(fù)合層狀粉末。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述真空燒結(jié)的時(shí)間為4 20小時(shí)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述壓制成型步驟具體為 將燒結(jié)得到的燒結(jié)坯在15(T250MPa下進(jìn)行第一次壓制成型； 將第一次成型后的坯錠置于真空爐中進(jìn)行退火，得到退火坯錠，退火溫度為110(ri300°C，退火時(shí)間為 30 60min ； 將所述退火坯錠在25(T350MPa下進(jìn)行第二次壓制成型。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種層狀貴金屬?gòu)?fù)合材料的制備方法，包括以下步驟將第一粉末在800~900℃下保溫，得到第二粉末；將第三粉末在800~900℃下保溫，得到第四粉末；將第二粉末、難熔金屬粉末和第四粉末依次平鋪疊加，形成復(fù)合層狀粉末；將所述復(fù)合層狀粉末在1000~1500℃下燒結(jié)，壓制成型，得到層狀貴金屬?gòu)?fù)合材料。本發(fā)明利用粉末冶金法將包含鉑族金屬的粉末與難熔金屬粉末相結(jié)合，提高了界面之間的結(jié)合強(qiáng)度，保證了層狀貴金屬?gòu)?fù)合材料中難熔金屬與鉑族金屬界面之間呈牢固緊密的冶金結(jié)合狀態(tài)。其次，由于第一粉末和第三粉末包括活性元素，從而實(shí)現(xiàn)了層狀貴金屬?gòu)?fù)合材料的彌散強(qiáng)化，提高了層狀復(fù)合材料的力學(xué)性能。
文檔編號(hào)C22C1/05GK102764890SQ201210285070
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月6日
發(fā)明者劉偉廷, 楊宗倫 申請(qǐng)人:重慶國(guó)際復(fù)合材料有限公司