制備鉑基或鉑銠合金基復(fù)合材料的方法本發(fā)明涉及貴金屬冶金領(lǐng)域，更特別地涉及用彌散氧化物顆粒強化的鉑或鉑銠合金的制備。此種復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于制備在嚴苛的高溫環(huán)境中使用的玻璃熔融設(shè)備(GMA)以及套管組件(BA)。近年來在許多國家，玻璃纖維和玄武巖纖維的制造快速增長。這使得對它們(GMA和BA)的生產(chǎn)設(shè)備的需求也在增加，在大多數(shù)情況下，這些生產(chǎn)設(shè)備由鉑或鉑銠合金制成。就這些生產(chǎn)所涉及的GMA和BA的花費以及數(shù)目而言，延長GMA和BA的使用壽命極其重要。GMA和BA的使用壽命取決于許多因素，包括其制備材料對侵蝕性熔融玻璃的化學(xué)惰性、耐熱性和高溫蠕變。已知幾種用于硬化鉑及其合金的方法：1)難熔氧化物彌散顆粒的內(nèi)含物；2)金屬中纖維結(jié)構(gòu)的形成；3)摻雜具有高熔點元素的小添加物[И.Ф.Беляев,В.М.Карболин,П.Н.Прокопьевидр./Платинаповышеннойпрочностииеесвойствапривысокихтемпературах./Сб.трудовИн-тафизикиметалловУНЦАНСССР.Благородныеметаллыиихприменение.Вып.28,Свердловск,-1971,360с.,с.272-277](И.Ф.Беляев,В.М.Карболин,П.Н.Прокопьев等/高強度鉑及其高溫性能/金屬物理學(xué)院著作集,前蘇聯(lián)科學(xué)院。貴金屬及其應(yīng)用。第28版,斯維爾德洛夫斯克,-1971,360p.,pp.272-277)。獲得最廣泛實際應(yīng)用的硬化鉑及其合金的方法為：在一定量的堿性金屬(被稱為“基質(zhì)”)中形成另外的穩(wěn)定相，該另外的穩(wěn)定相為均勻分布的難熔氧化物彌散相。當前行業(yè)水平包括以下技術(shù)方案，該技術(shù)方案可獲得彌散穩(wěn)定的鉑或鉑銠合金，其具有增強的耐熱性和熱穩(wěn)定性。用于制備鉑基或鉑銠合金基復(fù)合材料的已知方法包括熔化摻雜鋯添加物的鉑或鉑銠合金，通過電物理分散方法將所得合金研磨成細粉，粉末氧化退火，通過粉末冶金方法將其加工成密實材料，以及變形熱處理[РытвинЕ.И.,ТыкочинскийД.С.,ЯстребовВ.А./Дисперсноупрочненныеплатинаиеесплавы.Производство,свойства,применение.-М.,2001,148с.(см.стр.47-63)](РытвинЕ.И.,ТыкочинскийД.С.,ЯстребовВ.А./彌散強化鉑及其合金。制備、性能、應(yīng)用。-M.,2001,148p.(參見pp.47-63)。這個方法在其物理技術(shù)本質(zhì)上是最接近于本申請所要求的方法，其可作為最接近的現(xiàn)有技術(shù)?，F(xiàn)有技術(shù)方法可制備這種彌散穩(wěn)定的鉑或鉑銠合金的復(fù)合材料，該材料在許多國內(nèi)和外國公司中用于GMA和BA的制造。在氧化退火后，通過壓制成坯塊、燒結(jié)坯塊、使用制備軋制產(chǎn)品的鍛件對其進行鍛造，進行粉末的壓實?，F(xiàn)有技術(shù)方法的缺點包括需要由電物理分散方法獲得粉末的長時氧化退火，其是由在電物理分散階段，粉末氧化過程的極不完全性所導(dǎo)致的。已確定的是，溶于鉑基合金的鋯摻雜物在電物理分散下，最多40％被氧化為鋯氧化物。剩余部分的鋯在所得粉末的氧化退火過程中進行進一步的慢氧化，該慢氧化在約1000℃的溫度下持續(xù)20至150小時，這樣增加了該過程的成本。在粉末顆粒中鋯的緩慢氧化過程源于在鉑基硬質(zhì)合金的晶內(nèi)邊界上氧運送的擴散限制。通過將氣相氧氣的壓力增至0.021-21MPa的范圍，來加劇固體粉末的氧化退火過程的努力并不成功。[РытвинЕ.И.,ТыкочинскийД.С.,ЯстребовВ.А./Дисперсноупрочненныеплатинаиеесплавы.Производство,свойства,применение.-М.,2001,148с.(см.стр.52-63)](РытвинЕ.И.,ТыкочинскийД.С.,ЯстребовВ.А./彌散強化鉑及其合金。制備、性能、應(yīng)用。-M.,2001,148p.(參見pp.52-63)。標準方法的另一個缺點是，制備的鉑基或鉑銠合金基復(fù)合材料的不充分脫氣水平可能對由該復(fù)合材料制造的GMA和BA的質(zhì)量有不利的影響。原因在于，在長時的氧化退火過程中，超細粉的展開面吸附大量的氣體。通過壓塊、燒結(jié)和鍛造將粉末壓成密實材料的后續(xù)加工，不總是能夠?qū)λ貌牧线M行深度脫氣，這導(dǎo)致氣孔的形成，并對由該材料制造的物品的質(zhì)量，尤其是焊接的質(zhì)量有不利的影響。由本申請所要求的技術(shù)方案所解決的任務(wù)是改進一種方法，該方法能夠消除指出的缺點或減少它們所表現(xiàn)的負面影響。該技術(shù)效果的獲得是由于：在用于制備鉑基或鉑銠合金基復(fù)合材料的現(xiàn)有技術(shù)方法中，合金的電物理分散在蒸餾水環(huán)境中完成，同時用含按體積計為20％至50％氧氣的含氧氣體混合物在該蒸餾水環(huán)境中鼓泡，并且將通過壓實得到的坯塊在真空中、在1200-1600℃的溫度下燒結(jié)2至4小時。所要求的技術(shù)方案的本質(zhì)在于：比起標準方法，當同時用包含按體積計為20％至50％氧氣的含氧氣體混合物在蒸餾水環(huán)境中鼓泡時，鉑基含鋯合金在這種蒸餾水環(huán)境中的電物理分散伴有更徹底的鋯氧化。這是由于分散的時候，可能形成氧氣深入合金的液態(tài)微滴中的加速傳輸。因此，當用含氧氣體混合物在水中鼓泡時，在合金在水中的電物理分散階段，鋯氧化的分數(shù)由40％增加至50％-65％，這簡化了接下來的氧化退火工藝，減少了該氧化退火過程的持續(xù)時間以及能耗。氣體混合物的氧氣含量下限(按體積計20％)接近于空氣中的氧氣含量，以最小的花費加劇了熔化物微滴中的鋯氧化過程。超出氣體混合物的氧氣含量上限(50％)是不合理的，因為微滴在水環(huán)境中極快速固化，不會導(dǎo)致氧化的鋯分數(shù)變大，還伴隨有更高風(fēng)險的無用氧氣消耗。在所要求的方法中，通過在真空中在1200至1600℃的溫度下進行坯塊的燒結(jié)2至4小時，消除了現(xiàn)有技術(shù)方法的與制備的復(fù)合材料不充分脫氣水平有關(guān)的第二個缺點。在所述條件下，坯塊的真空處理不僅能夠提供材料顆粒所需的燒結(jié)度，還具有被吸收氣體的解吸性能，并從復(fù)合材料中去除該被吸收氣體。所要求的方法的應(yīng)用實施例描述了90-10鉑銠(PtRh)合金基復(fù)合材料的制備，該復(fù)合材料由鋯氧化物穩(wěn)定。應(yīng)用實施例復(fù)合材料制備的第一步是制備摻雜有金屬鋯(0.3％)的90-10鉑銠(PtRh)合金。為了減少鋯在熔融過程中的不可控損失，該程序分兩步進行：1)制備鋯中間合金(masteralloy)；2)制備90-10-0.3PtRhZr合金。1.制備鉑鋯中間合金將估算量的鉑和鋯裝入由鋯氧化物制成的真空感應(yīng)裝置熔煉坩堝中，該真空感應(yīng)裝置為可從REL-TEK獲得的UIPV-63-10-0,01型真空感應(yīng)裝置。精煉的鉑做成粉末和鑄塊(Pt含量不低于99.95％)，粉末重量為4501.1g，鑄塊重量為832.9g；鋯做成鑄塊(Zr含量不低于99.0％)，該鑄塊為尺寸小于8mm的塊狀，重166.0g。負載物裝入坩堝中；鉑粉末混合鋯塊裝在底部，鉑鑄塊裝在頂部。該裝置用蓋封閉，爐腔被抽空至剩余壓力為100Pa，然后充滿惰性氬氣。該負載物在氬氣環(huán)境中熔化。在負載物完全熔化后，熔化物的溫度達到1950℃，然后將其倒入巨大的銅模具中。冷卻后，中間合金鑄塊從條形模具中脫出(重5436.7g或負荷的98.85％)。測試所得鑄塊，分析樣品?；瘜W(xué)分析表明，所得中間合金含有2.9％的鋯，剩余的為鉑。所得中間合金鑄塊切割為若干部分，并用于制備摻雜鋯的鉑銠合金的第二步。2.制備90-10-0.3PtRhZr合金將下列原料裝入真空感應(yīng)裝置的熔煉坩堝：之前獲得的中間合金，估算量569.0g；精煉的鉑，其分別為重量為780.0g的粉末和3601.0g的鑄塊(Pt含量不低于99.95％)；精煉的銠，其為重量為550.0g的粉末(Rh含量不低于99.95％)。將負載物裝入坩堝：中間合金鑄塊裝至底部，鉑和銠的混合粉末裝至頂部，鉑鑄塊置于粉末之上。裝置抽空至剩余壓力為100Pa，然后充滿惰性氬氣。該負載物在氬氣氣氛中熔化。在各組分熔化完成之后，所得熔化物保持5分鐘，然后在1950℃的熔化溫度下將其倒入巨大的銅模具中。冷卻后，將重量為5497.3g的合金鑄塊(或負荷的99.95％)從模具中脫出。在機械清潔表面后，測試所得鑄塊，對樣品進行化學(xué)分析。樣品的化學(xué)分析表明，所得工業(yè)合金含有：89.7％的鉑；9.99％的銠；0.29％的鋯；0.009％鈀、銥和金(總計)：0.01％的鐵、硅、鉛、銻和鋅(總計)。通過在蒸餾水環(huán)境中的電物理分散，同時用含氧氣體混合物在蒸餾水環(huán)境中鼓泡，將制備的90-10-0.3PtRhZr合金磨碎成超細粉。為此，通過熔化所得的合金鑄塊首先鍛造成具有15mm×15mm方形截面的棒。后者在輥軋機上分若干步(包括中間退火)軋成1,75mm×1,75mm的部分，并用自動壓力機PS-1切成粒塊。該顆粒裝入該裝置的反應(yīng)器，通過脈沖放電分散貴金屬。在蒸餾水環(huán)境中進行合金粒塊的電物理分散，同時用含按體積計為30％氧氣的含氧氣體混合物在蒸餾水環(huán)境中鼓泡。使用隔膜泵向反應(yīng)器鼓泡該氣體混合物，該隔膜泵能夠以40-50l/min的速率泵送氣體混合物并提供高達7巴的壓力。供氣的流速通過轉(zhuǎn)子流量計控制。電力從脈沖電源(1000次脈沖/秒的180A電流)供應(yīng)至反應(yīng)器。制備的合金細粉在干燥后形成片狀，并用納博熱機(Nabertherm)LVT9熔爐，在溫度為1000℃的空氣中氧化退火16小時。實驗發(fā)現(xiàn)，鋯細粉在這種情況下幾乎完全氧化。由氧化退火所得的材料通過粉末冶金方法進一步加工：使用PST200S型液壓機，在沖壓模具中用80噸的力壓片15至20秒；在真空中以1450℃的溫度燒結(jié)坯塊3小時。使用真空感應(yīng)爐燒結(jié)，不僅能夠獲得充分強燒結(jié)的復(fù)合材料，還將原坯塊中包含的氣體深度脫氣。在真空中燒結(jié)后，復(fù)合材料燒結(jié)的坯塊在熱變形處理后進行鍛造，用于GMA或BA的制造。