一种钼基组态合金

一种钼基组态合金

技术领域

本发明应用于穿管顶头、热轧钢轨道或棍轮、发动机高温件、航空发动机高温件 等，具体地说是涉及一种钼基组态合金。

背景技术

国内制造的《钼顶头》布氏硬度HB220-280左右（洛氏HRC17）；长期以来，国内科技 人员试图用提高《钼顶头》的硬度方法提高寿命；在《钼顶头》的生产中，当硬度过低，《钼顶 头》出现软化和强度不足现象。当硬度过高，则出现裂纹现象；半个多世纪以来，科技人员为 提高《钼顶头》的硬度和韧性做出了不懈的努力；现有《钼顶头》的优点是熔点高，缺点是硬 度低、易氧化、价格高、烧结时间长、生产周期长、制造成本居高不下。

本发明专利具有以下特点：

（1）在本发明专利的成分中添加了铬和铁元素，延缓了钼在1150℃条件下的氧化行为； 抗氧化性能提高1.5－2倍以上；

（2）有效地提高了硬度；本发明专利的硬度为HRC36-62；比现有钼顶头硬度HRC17要高 很多；

（3）有效降低了成本低；根据钼含量的不同，本发明专利的成本是现有《钼顶头》的70- 90%；降低了生产成本；

（4）本发明专利有两种制备方法，即分为《高温烧结成型制备方法》和《坩埚成型冶炼制 备方法》；《高温烧结成型制备方法》的生产成本是《钼顶头》的1/2左右；《坩埚冶炼成型制备 方法》的成本是《钼顶头》的1/5左右。

发明内容

本发明专利第一个主要任务是，结合元素铬与铁的总含量要保证在7-30%之间；铬 与铁是用来调整钼基组态合金基体的硬度、强度、韧性和抗氧化性等综合性能的；铬与铁的 含量越高，越有效地提高了钼基组态合金的综合性能；制备出的钼基组态合金硬度主要特 征为洛式硬度HRC30-62；硬度值的大小与粉末纯度、成分比例、设备质量、炉温的误差、加工 水平等众多因素有关。

本发明专利第二个主要任务是，用微米和纳米技术提高纯钼颗粒的有效结合面和 湿润角，提高钼粉颗粒与铬粉和铁粉的整体结合强度；粉末的颗粒越小，制备后均匀性越 好，结合性能越好。

本发明专利第三个主要任务是采用纯钼粉、纯铁粉和纯铬粉，颗粒小于（300目）48 微米，质量比为Mo-70-93、Fe:5—30%、Cr:1—16%；铁具有高强度和高韧性特征；铬具有高硬 度、高强度和高抗氧化特征；在本发明专利中适量调节铁与铬元素成分，可有效地提高合金 的硬度、强度、韧性和抗氧化能力。

本发明专利采用《高温烧结成型》和《坩埚冶炼成型》两种制备方法来实现；我们是 采用《坩埚冶炼成型制备方法》还是《高温烧结成型制备方法》的判定方法是，当Mo=70-88% 时，选用《坩埚冶炼成型制备方法》，在氧化锆成型锆坩埚内，一种钼基组态合金是处于熔化 或半熔化状态；当Mo=89-93%时，选用《高温烧结成型制备方法》，一种钼基组态合金坯料在 炉膛内是按凝固状态烧结；两种制备方法中的加热、升温、保温和随炉冷却方式是相同的， 只是在钼含量、加热和保温时间方面有所差别。

钼基组态合金穿管顶头《高温烧结成型工艺路线》实施方案如下：

工艺路线：一种钼基组态合金是由（1）原料成分；重量比为纯钼粉90%+铁粉8%+铬粉2%； （2）粉末混料；采用混料机均匀混料；（3）压制毛坯；在压力机上采用硬模压制成型；（4）半成 品加工；采用车床车削毛坯外表面；（5）烧结成品；将压制好的穿管顶头坯料放入有氢气保 护的中频感应炉内，然后通电进行烧结；（6）成品检验；取出样品进行检验。

钼基组态合金穿管顶头《高温烧结成型制备方法》的具体方案如下：

（1）将半成品穿管顶头放入中频加热的高温炉内，检查顶头的间隔的间距是否合理；

（2）盖好高温炉炉盖，检查四周是否密封好；

（3）通电加热，检查供电和温度表是否正常工作；

（4）炉子升温阶段，通电后炉内的温度开始升温；

（5）当炉内加热温度为500℃时，开始通入氢气；这时要检查氢气流量（流量与高温炉容 积的大小有关），保证高温炉内要有足够的氢气供给；

（6）继续慢速升温，当温度升至1200℃保温时保温0.5-1小时，保证炉内所有工件透热；

（7）继续慢速升温，当温度升至1600℃保温时保温0.5-1小时，排除钼合金内的氢气等；

（8）然后继续缓慢继续升温至1900℃保温3-4小时；

（9）保温到时间后，开始断电降温，随炉冷却；当炉内的温度降至100℃左右，开启炉盖 可采用空气继续冷却，冷却后可以出炉；

（10）性能检测；取出炉的成品第一步进行宏观表面检测，保证没有裂纹等缺陷；第二步 进行洛氏硬度检测，表面硬度HRC45-55；第三步精车表面检测，保证表面没有缺陷；本专发 明专利的硬度值大小和质量与材料纯度、设备类型、炉子的温度误差、保温时间等因素有 关；

（11）一种钼基组态合金烧结总时间为6-8小时（不包括冷却时间）。

钼基组态合金穿管顶头《坩埚冶炼成型制备方法》具体实施方法：

工艺路线：一种钼基组态合金及其制备方法是由（1）原料成分重量比纯钼粉70%+铁粉 25%+铬粉5%；（2）粉末混料，采用混料机均匀混料；（3）装入硬模成型坩埚，将混合好的粉末 装入氧化锆耐火材料制备好的硬模成型坩埚内（一个顶头采用一个氧化锆硬模成型坩埚）； （4）烧结成品，将氧化锆硬模成型坩埚放入有氢气保护的中频感应炉内进行高温冶炼。

钼基组态合金穿管顶头《坩埚冶炼成型制备方法》：

（1）将半成品穿管顶头放入中频加热的高温炉内，检查顶头的间隔的间距是否合理；

（2）盖好高温炉炉盖，检查四周是否密封好；

（3）通电加热，检查供电和温度表是否正常工作；

（4）炉子升温阶段，通电后炉内的温度开始升温；

（5）当炉内加热温度为500℃时，开始通入氢气；这时要检查氢气流量（流量与高温炉容 积的大小有关），保证高温炉内要有足够的氢气供给；

（6）继续升温，当温度升至1200℃保温时要保温20分钟，保证炉内所有坩埚透热；

（7）继续升温，当温度升至1600℃保温时要保温20小时，排除钼合金内的氢气等；

（8）然后继续缓慢继续升温至1900℃保温10-20分钟，保证粉末充分熔化没有空隙；

（9）保温到时间后，开始断电降温，随炉冷却；

（10）当炉内的温度降至1600℃，保温1小时；

（11）保温到时间后，又开始断电降温，随炉冷却；

（12）当炉内的温至100℃左右，开启炉盖可采用空气继续冷却，冷却后可以出炉；

（13）穿管顶头取出：出炉后用锤击方法破碎氧化锆硬模成型坩埚，取出穿管顶头;

（14）成品检测，常规检测是洛式硬度计，一种钼基组态合金硬度为HRC50-58；本专发明 专利的硬度值大小和质量与材料纯度、设备类型、炉子的温度误差、保温时间等因素有关；

（15）穿管顶头《坩埚冶炼成型制备方法》熔炼总时间的特征为2-3小时（不包括随炉冷 却时间）。

穿管顶头《坩埚冶炼成型制备方法》中所用坩埚的技术要求：穿管顶头《坩埚冶炼 成型制备方法》所采用坩埚是按照耐高温2000℃以上的氧化锆耐火材料制作而成；穿管顶 头的内腔形状是根据顶头毛坯尺寸来确定，穿管顶头总高度的尺寸确定，是按毛坯顶头高 度的180%来确定；穿管顶头径向尺寸是按照毛坯尺寸来确定。

上面对本发明专利的实施方式和方法做出了详细的说明。

但是本发明专利是不局限于上述实施的方式和方法，在所属的技术领域内，在普 通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明专利为宗旨的前提下做出各种形 式的变化。