納米結(jié)構(gòu)鎢合金及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種納米結(jié)構(gòu)鎢合金及其制備方法。合金主要由金屬鎢組成，其中還含有重量百分比為0.05～1.0wt%的鋯和0.2～2.0wt%的稀土金屬氧化物顆粒，稀土金屬氧化物顆粒為分布于金屬鎢晶粒內(nèi)的氧化釔顆?；蜓趸|顆粒或氧化鈰顆粒。方法為先將仲鎢酸銨、稀土金屬硝酸鹽、檸檬酸和去離子水配制成透明的混合液后攪拌反應(yīng)得凝膠，再將凝膠加熱烘干后煅燒得氧化鎢和稀土金屬氧化物的混合粉體，接著，先將混合粉體置于氫氣氛中還原反應(yīng)得金屬鎢和稀土金屬氧化物的混合粉體，再將其與金屬鋯或氫化鋯粉體進(jìn)行混合得含有鎢、鋯或氫化鋯、稀土金屬氧化物的混合粉體，最后對其進(jìn)行壓坯和燒結(jié)，制得目的產(chǎn)物。它可用于照明、高溫部件、航空航天器件、耐高溫容器等領(lǐng)域。
【專利說明】納米結(jié)構(gòu)鎢合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鎢合金及制備方法，尤其是一種納米結(jié)構(gòu)鎢合金及其制備方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]具有高熔點、高濺射閾值、低熱膨脹系數(shù)、低蒸汽壓、耐腐蝕性好等優(yōu)點的金屬鎢，可廣泛地應(yīng)用于高溫部件、電子管、X射線靶材、照明等領(lǐng)域，并成為未來核聚變反應(yīng)堆的候選壁材料。然而，金屬鎢除存在著低溫脆性、再結(jié)晶脆性等缺點之外，還有著在高溫下易發(fā)生晶粒長大并導(dǎo)致再結(jié)晶脆化、高溫強(qiáng)度低，以及由于鎢的高硬度和高的韌脆轉(zhuǎn)變溫度而使其難以加工成型的缺陷。近期，人們?yōu)榱烁纳平饘冁u的性能，作了一些嘗試和努力，如題為 “Mechanical Behavior of ff-Y203and ff-Ti Alloys from25°C ?οΙΟΟΟ?^,《METALLURGICAL AND MATERIALS TRANSACTIONS A》，2009，40A (“鎢-氧化釔和鎢-鈦合金在25°C至1000°C的力學(xué)性能”，《冶金與材料學(xué)報A》2009年第40卷)的文章。該文中提及的鎢-氧化釔合金為金屬鎢的晶界處分布有氧化釔顆粒；制備時對金屬鎢和氧化釔的納米粉末采用粉末冶金法獲得產(chǎn)物。但是，無論是產(chǎn)物，還是其制備方法，都存在著不足之處，首先，分布于金屬鎢晶界處的氧化釔顆粒雖起到了彌散強(qiáng)化和細(xì)化鎢晶粒的作用，提高了產(chǎn)物的高溫強(qiáng)度，卻未能使產(chǎn)物的韌性相對于金屬鎢有所提高；其次，制備方法不能獲得高溫強(qiáng)度和韌性均得以提升的產(chǎn)物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)合理，其高溫強(qiáng)度和韌性均有所提高的納米結(jié)構(gòu)鎢合金。
[0004]本發(fā)明要解決的另一個技術(shù)問題為提供一種上述納米結(jié)構(gòu)鎢合金的制備方法。
[0005]為解決本發(fā)明的技術(shù)問 題，所采用的技術(shù)方案為:納米結(jié)構(gòu)鎢合金主要由金屬鎢組成，特別是，
[0006]所述鎢合金中還含有重量百分比為0.05~1.0wt%的鋯和0.2~2.0wt%的稀土金屬氧化物顆粒；
[0007]所述稀土金屬氧化物顆粒為分布于金屬鎢晶粒內(nèi)的氧化釔顆?；蜓趸|顆?；蜓趸侇w粒，其粒徑為10~200nm。
[0008]作為納米結(jié)構(gòu)鶴合金的進(jìn)一步改進(jìn):
[0009]優(yōu)選地，稀土金屬氧化物顆粒為球形，或橢球形。
[0010]為解決本發(fā)明的另一個技術(shù)問題，所采用的另一個技術(shù)方案為:上述納米結(jié)構(gòu)鎢合金的制備方法包括粉末冶金法，特別是主要步驟如下:
[0011]步驟1，先將仲鎢酸銨、稀土金屬硝酸鹽、檸檬酸和去離子水配制成透明的混合液后，置于50~95°C下攪拌反應(yīng)，得到凝膠，其中，混合液中的仲鎢酸銨和檸檬酸的摩爾比為1:3~24，再將凝膠加熱烘干后置于400~800°C下煅燒至少lh，得到氧化鎢和稀土金屬氧化物的混合粉體；[0012]步驟2，先將氧化鎢和稀土金屬氧化物的混合粉體置于氫氣氣氛中，于溫度為500~900°C下還原反應(yīng)至少lh，得到納米尺寸的金屬鎢和稀土金屬氧化物的混合粉體，再將納米尺寸的金屬鎢和稀土金屬氧化物的混合粉體與金屬鋯粉體或氫化鋯粉體進(jìn)行混合，得到含有鎢、鋯或氫化鋯、稀土金屬氧化物的混合粉體；
[0013]步驟3，對含有鎢、鋯或氫化鋯、稀土金屬氧化物的混合粉體進(jìn)行壓坯和燒結(jié)，制得納米結(jié)構(gòu)鶴合金。
[0014]作為納米結(jié)構(gòu)鎢合金的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn):
[0015]優(yōu)選地，將制得的納米結(jié)構(gòu)鎢合金置于溫度為1100~1700°C下進(jìn)行熱軋或旋鍛；利于進(jìn)一步地提升目的產(chǎn)物的整體品質(zhì)。
[0016]優(yōu)選地，稀土金屬硝酸鹽為硝酸釔，或硝酸鑭，或硝酸鈰；不僅使原料的來源較為豐富，還使制備工藝更易實施且靈活。
[0017]優(yōu)選地，凝膠加熱烘干的溫度為100~250°C、時間為I~20h ;利于獲得干燥的凝膠。
[0018]優(yōu)選地，壓坯和燒結(jié)的過程為，先將含有鎢、鋯或氫化鋯、稀土金屬氧化物的混合粉體置于壓力為200~600MPa下壓制成生坯，再將生坯置于保護(hù)性氣氛或真空中，于1500~2500°C下燒結(jié)成型；易于獲得較高品質(zhì)的目的產(chǎn)物。
[0019]優(yōu)選地，壓坯和燒結(jié)的過程為，將含有鎢、鋯或氫化鋯、稀土金屬氧化物的混合粉體置于保護(hù)性氣氛中，于壓力為100~200MPa、溫度為1500~2000°C下熱等靜壓燒結(jié)成型；易于獲得較高品質(zhì)的 目的產(chǎn)物。
[0020]優(yōu)選地，壓坯和燒結(jié)的過程為，將含有鎢、鋯或氫化鋯、稀土金屬氧化物的混合粉體置于保護(hù)性氣氛或真空中，于壓力為30~70MPa、溫度為1500~2000°C下放電等離子燒結(jié)成型；易于獲得較高品質(zhì)的目的產(chǎn)物。
[0021]較好的是,保護(hù)性氣氛為氫氣氣氛,或氮氣氣氛,或氬氣氣氛；除使保護(hù)性氣氛可供選擇的余地較大之外，也便于制備工藝的實施。
[0022]相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是:
[0023]其一，對制得的目的產(chǎn)物分別使用透射電鏡和其附帶的能譜測試儀進(jìn)行表征，由其結(jié)果可知，目的產(chǎn)物為金屬鎢的晶粒內(nèi)分布有顆粒細(xì)小、均勻分散的稀土金屬氧化物顆粒、晶界上分布有氧化鋯顆粒，以及固溶于目的產(chǎn)物中的鋯；其中，目的產(chǎn)物中鋯和稀土金屬氧化物的含量分別為0.05~1.0被％和0.2~2.0wt%，余量為金屬鎢，稀土金屬氧化物顆粒為氧化釔顆?；蜓趸|顆粒或氧化鈰顆粒，顆粒形貌為球形或橢球形、粒徑為10~200nm。這種由基體金屬鎢中摻雜鋯和稀土金屬氧化物組成的目的產(chǎn)物，既由于摻雜的鋯或氫化鋯能夠降低非金屬雜質(zhì)元素氧、碳、氮等的影響，尤為其能夠與金屬鎢中的雜質(zhì)元素氧形成氧化鋯顆粒，減少氧對鎢晶界的脆化作用，大大地提高了晶界的結(jié)合力；又因稀土金屬氧化物的摻雜而提高了目的產(chǎn)物的高溫強(qiáng)度和韌性；還由于納米尺寸的稀土金屬氧化物均勻地分布于金屬鎢的晶粒內(nèi)而極大地提升了目的產(chǎn)物的高溫強(qiáng)度和韌性；更因金屬鋯和稀土金屬氧化物顆粒的共同與相互作用而進(jìn)一步地提高了目的產(chǎn)物的高溫強(qiáng)度和韌性。
[0024]其二，分別對金屬鎢和目的產(chǎn)物使用材料試驗機(jī)進(jìn)行材料拉伸性能表征，由其結(jié)果可知，目的產(chǎn)物的高溫強(qiáng)度和韌性均高于現(xiàn)有的鎢-氧化釔合金和金屬鎢。表征時，拉伸測試的應(yīng)變速率為2X10_4。[0025]其三，制備方法科學(xué)、有效，不僅制得了結(jié)構(gòu)合理，其高溫強(qiáng)度和韌性均有所提高的目的產(chǎn)物——納米結(jié)構(gòu)鎢合金，還由于鎢和稀土金屬元素的原料化合物是在溶液中進(jìn)行分子級別的混合，使目的產(chǎn)物中稀土金屬氧化物的尺寸細(xì)小、分布均勻，且絕大多數(shù)分布于鎢晶粒內(nèi)部，這樣的微觀結(jié)構(gòu)既提高了目的產(chǎn)物的高溫強(qiáng)度，同時又使其具有較好的韌性。而現(xiàn)有技術(shù)的固-固混合方法摻雜稀土金屬氧化物到金屬鎢中，使得稀土金屬氧化物的尺寸大、且大多在晶界處，雖然能夠釘扎晶界、提高強(qiáng)度，但同時也會成為應(yīng)力集中點，導(dǎo)致韌性降低。加上目的產(chǎn)物中微量鋯或氧化鋯的存在而進(jìn)一步地提高了目的產(chǎn)物的高溫強(qiáng)度和韌性，使其在具有良好室溫強(qiáng)度和韌性的同時，于高溫下也具有了較高的強(qiáng)度和韌性；更有著制備成本低、易于規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)的特點。使目的產(chǎn)物可望在照明、高溫部件、航空航天器件、耐高溫容器及聚變反應(yīng)堆中面向等離子體壁等方面能得到廣泛的應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選方式作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0027]圖1是對制得的目的產(chǎn)物使用透射電鏡(TEM)進(jìn)行表征的結(jié)果之一。TEM圖像顯示出納米尺寸的稀土金屬氧化物顆粒(圖中白色箭頭所指的球形或橢球形顆粒)均勻地分布于金屬鎢的晶粒內(nèi)部。
[0028]圖2是對目的產(chǎn)物使用透射電鏡和透射電鏡附帶的能譜(EDS)測試儀進(jìn)行表征的結(jié)果之一。其中，圖2中a為目的產(chǎn)物的TEM圖像，其顯示出金屬鎢的晶界處分布有納米顆粒，圖2中a右上角的插圖為該納米顆粒的電子衍射圖像，表明該納米顆粒為氧化鋯；圖2中b為圖2中a所示部位目的產(chǎn)物的EDS譜圖，其證實了該部位處的目的產(chǎn)物由氧、鎢、鋯組成。
[0029]圖3是分別對金屬鎢和目的產(chǎn)物使用材料試驗機(jī)進(jìn)行表征的結(jié)果之一。由其可看出，在500°C時目的產(chǎn)物的強(qiáng)度和韌性均高于金屬鎢。
【具體實施方式】
[0030]首先從市場購得或用常規(guī)方法制得:
[0031]仲鎢酸銨；作為稀土金屬硝酸鹽的硝酸釔、硝酸鑭和硝酸鈰；檸檬酸；去離子水；金屬鋯粉體和氫化鋯粉體；作為保護(hù)性氣氛的氫氣氣體、氮氣氣體和氬氣氣體。
[0032]接著，
[0033]實施例1
[0034]制備的具體步驟為:
[0035]步驟1，先將仲鎢酸銨、稀土金屬硝酸鹽、檸檬酸和去離子水配制成透明的混合液后，置于50°C下攪拌反應(yīng)，得到凝膠；其中，混合液中的仲鎢酸銨、稀土金屬硝酸鹽和檸檬酸的摩爾比為1:0.08:24，稀土金屬硝酸鹽為硝酸釔。再將凝膠加熱烘干后置于400°C下煅燒3h ;其中，凝膠加熱烘干的溫度為100°C、時間為20h，得到氧化鎢和稀土金屬氧化物的混合粉體。
[0036]步驟2，先將氧化鎢和稀土金屬氧化物的混合粉體置于氫氣氣氛中，于溫度為500°C下還原反應(yīng)3h，得到納米尺寸的金屬鎢和稀土金屬氧化物的混合粉體。再將納米尺寸的金屬鎢和稀土金屬氧化物的混合粉體與納米尺寸的金屬鋯粉體(或氫化鋯粉體)進(jìn)行混合；其中，納米尺寸的金屬鋯粉體(或氫化鋯粉體)中的鋯與混合粉體中金屬鎢的質(zhì)量比為
0.05:100，得到含有鎢、鋯(或氫化鋯)、稀土金屬氧化物的混合粉體。
[0037]步驟3，先將含有鎢、鋯(或氫化鋯)、稀土金屬氧化物的混合粉體置于壓力為200MPa下壓制成生坯，再將生坯置于氫氣氣氛(或真空度為≤IOOPa的真空)中，于2500°C下燒結(jié)成型；
[0038]或者，將含有鎢、鋯(或氫化鋯)、稀土金屬氧化物的混合粉體置于氫氣氣氛中，于壓力為lOOMPa、溫度為2000°C下熱等靜壓燒結(jié)成型；
[0039]或者，將含有鎢、鋯(或氫化鋯)、稀土金屬氧化物的混合粉體置于氫氣氣氛(或真空度為≤IOOPa的真空)中，于壓力為30MPa、溫度為2000°C下放電等離子燒結(jié)成型；
[0040]制得近似于圖1和圖2中a所示，以及如圖2中b和圖3中的曲線所示的納米結(jié)構(gòu)鶴合金。
[0041]實施例2
[0042]制備的具體步驟為:
[0043]步驟1，先將仲鎢酸銨、稀土金屬硝酸鹽、檸檬酸和去離子水配制成透明的混合液后，置于ere下攪拌反應(yīng)，得到凝膠；其中，混合液中的仲鎢酸銨、稀土金屬硝酸鹽和檸檬酸的摩爾比為1:0.12:18，稀土金屬硝酸鹽為硝酸釔。再將凝膠加熱烘干后置于500°C下煅燒2.5h ;其中，凝膠加熱烘干的溫度為138°C、時間為15h，得到氧化鎢和稀土金屬氧化物的混合粉體。
[0044]步驟2，先將氧化鎢和稀土金屬氧化物的混合粉體置于氫氣氣氛中，于溫度為600°C下還原反應(yīng)2.5h，得到納米尺寸的金屬鎢和稀土金屬氧化物的混合粉體。再將納米尺寸的金屬鎢和稀土金屬氧化物的混合粉體與納米尺寸的金屬鋯粉體(或氫化鋯粉體)進(jìn)行混合；其中，納米尺寸的金屬鋯粉體(或氫化鋯粉體)中的鋯與混合粉體中金屬鎢的質(zhì)量比為0.1: 100，得到含有鎢、鋯(或氫化鋯)、稀土金屬氧化物的混合粉體。
[0045]步驟3，先將含有鎢、鋯(或氫化鋯)、稀土金屬氧化物的混合粉體置于壓力為300MPa下壓制成生坯，再將生坯置于氫氣氣氛(或真空度為≤IOOPa的真空)中，于2300°C下燒結(jié)成型；
[0046]或者，將含有鎢、鋯(或氫化鋯)、稀土金屬氧化物的混合粉體置于氫氣氣氛中，于壓力為130MPa、溫度為1875°C下熱等靜壓燒結(jié)成型；
[0047]或者，將含有鎢、鋯(或氫化鋯)、稀土金屬氧化物的混合粉體置于氫氣氣氛(或真空度為≤IOOPa的真空)中，于壓力為40MPa、溫度為1875°C下放電等離子燒結(jié)成型；
[0048]制得近似于圖1和圖2中a所示，以及如圖2中b和圖3中的曲線所示的納米結(jié)構(gòu)鶴合金。
[0049]實施例3
[0050]制備的具體步驟為:
[0051]步驟1，先將仲鎢酸銨、稀土金屬硝酸鹽、檸檬酸和去離子水配制成透明的混合液后，置于73°C下攪拌反應(yīng)，得到凝膠；其中，混合液中的仲鎢酸銨、稀土金屬硝酸鹽和檸檬酸的摩爾比為1:0.04:13，稀土金屬硝酸鹽為硝酸釔。再將凝膠加熱烘干后置于600°C下煅燒2h ;其中，凝膠加熱烘干的溫度為175°C、時間為10h，得到氧化鎢和稀土金屬氧化物的混合粉體。[0052]步驟2，先將氧化鎢和稀土金屬氧化物的混合粉體置于氫氣氣氛中，于溫度為700°C下還原反應(yīng)2h，得到納米尺寸的金屬鎢和稀土金屬氧化物的混合粉體。再將納米尺寸的金屬鎢和稀土金屬氧化物的混合粉體與金屬鋯粉體(或氫化鋯粉體)進(jìn)行球磨混合；其中，金屬鋯粉體(或氫化鋯粉體)中的鋯與混合粉體中金屬鎢的質(zhì)量比為0.5:100，得到含有鎢、鋯(或氫化鋯)、稀土金屬氧化物的混合粉體。
[0053]步驟3，先將含有鎢、鋯(或氫化鋯)、稀土金屬氧化物的混合粉體置于壓力為400MPa下壓制成生坯，再將生坯置于氫氣氣氛(或真空度為≤IOOPa的真空)中，于2000°C下燒結(jié)成型；
[0054]或者，將含有鎢、鋯(或氫化鋯)、稀土金屬氧化物的混合粉體置于氫氣氣氛中，于壓力為150MPa、溫度為1750°C下熱等靜壓燒結(jié)成型；
[0055]或者，將含有鎢、鋯(或氫化鋯)、稀土金屬氧化物的混合粉體置于氫氣氣氛(或真空度為≤IOOPa的真空)中，于壓力為50MPa、溫度為1750°C下放電等離子燒結(jié)成型；
[0056]制得如圖1和圖2中a所示，以及如圖2中b和圖3中的曲線所示的納米結(jié)構(gòu)鎢
[0057]實施例4
[0058]制備的具體步驟為:
[0059]步驟1，先將仲鎢酸銨、稀土金屬硝酸鹽、檸檬酸和去離子水配制成透明的混合液后，置于84°C下攪拌反應(yīng)，得到凝膠；其中，混合液中的仲鎢酸銨、稀土金屬硝酸鹽和檸檬酸的摩爾比為1:0.20:8，稀土金屬硝酸鹽為硝酸釔。再將凝膠加熱烘干后置于700°C下煅燒1.5h ;其中，凝膠加熱烘干的溫度為213°C、時間為5h，得到氧化鎢和稀土金屬氧化物的混合粉體。
[0060]步驟2，先將氧化鎢和稀土金屬氧化物的混合粉體置于氫氣氣氛中，于溫度為800°C下還原反應(yīng)1.5h，得到納米尺寸的金屬鎢和稀土金屬氧化物的混合粉體。再將納米尺寸的金屬鎢和稀土金屬氧化物的混合粉體與納米尺寸的金屬鋯粉體(或氫化鋯粉體)進(jìn)行混合；其中，納米尺寸的金屬鋯粉體(或氫化鋯粉體)中的鋯與混合粉體中金屬鎢的質(zhì)量比為0.8:100，得到含有鎢、鋯(或氫化鋯)、稀土金屬氧化物的混合粉體。
[0061]步驟3，先將含有鎢、鋯(或氫化鋯)、稀土金屬氧化物的混合粉體置于壓力為500MPa下壓制成生坯，再將生坯置于氫氣氣氛(或真空度為≤IOOPa的真空)中，于1800°C下燒結(jié)成型；
[0062]或者，將含有鎢、鋯(或氫化鋯)、稀土金屬氧化物的混合粉體置于氫氣氣氛中，于壓力為180MPa、溫度為1625°C下熱等靜壓燒結(jié)成型；
[0063]或者，將含有鎢、鋯(或氫化鋯)、稀土金屬氧化物的混合粉體置于氫氣氣氛(或真空度為≤IOOPa的真空)中，于壓力為6MPa、溫度為1625°C下放電等離子燒結(jié)成型；
[0064]制得近似于圖1和圖2中a所示，以及如圖2中b和圖3中的曲線所示的納米結(jié)構(gòu)鶴合金。
[0065]實施例5
[0066]制備的具體步驟為:
[0067]步驟1，先將仲鎢酸銨、稀土金屬硝酸鹽、檸檬酸和去離子水配制成透明的混合液后，置于95°C下攪拌反應(yīng)，得到凝膠；其中，混合液中的仲鎢酸銨、稀土金屬硝酸鹽和檸檬酸的摩爾比為1:0.08:3，稀土金屬硝酸鹽為硝酸釔。再將凝膠加熱烘干后置于800°C下煅燒Ih ;其中，凝膠加熱烘干的溫度為250°C、時間為lh，得到氧化鎢和稀土金屬氧化物的混合粉體。
[0068]步驟2，先將氧化鎢和稀土金屬氧化物的混合粉體置于氫氣氣氛中，于溫度為900°C下還原反應(yīng)lh，得到納米尺寸的金屬鎢和稀土金屬氧化物的混合粉體。再將納米尺寸的金屬鎢和稀土金屬氧化物的混合粉體與納米尺寸的金屬鋯粉體(或氫化鋯粉體)進(jìn)行混合；其中，納米尺寸的金屬鋯粉體(或氫化鋯粉體)中的鋯與混合粉體中金屬鎢的質(zhì)量比為1:100，得到含有鎢、鋯(或氫化鋯)、稀土金屬氧化物的混合粉體。
[0069]步驟3，先將含有鎢、鋯(或氫化鋯)、稀土金屬氧化物的混合粉體置于壓力為600MPa下壓制成生坯，再將生坯置于氫氣氣氛(或真空度為≤IOOPa的真空)中，于1500°C下燒結(jié)成型；
[0070]或者，將含有鎢、鋯(或氫化鋯)、稀土金屬氧化物的混合粉體置于氫氣氣氛中，于壓力為200MPa、溫度為1500°C下熱等靜壓燒結(jié)成型；
[0071]或者，將含有鎢、鋯(或氫化鋯)、稀土金屬氧化物的混合粉體置于氫氣氣氛(或真空度為≤IOOPa的真空)中，于壓力為70MPa、溫度為1500°C下放電等離子燒結(jié)成型；
[0072]制得近似于圖1和圖2中a所示，以及如圖2中b和圖3中的曲線所示的納米結(jié)構(gòu)鶴合金。
[0073]若為進(jìn)一步地提升目的產(chǎn)物的整體品質(zhì)，可將制得的納米結(jié)構(gòu)鎢合金置于溫度為1100~1700°C下進(jìn)行熱軋或旋鍛。
[0074] 再分別選用作為稀土金屬硝酸鹽的硝酸釔或硝酸鑭或硝酸鈰，納米尺寸的金屬鋯粉體或氫化鋯粉體，作為保護(hù)性氣氛的氫氣氣體或氮氣氣體或氬氣氣體，重復(fù)上述實施例1~5，同樣制得了如或近似于圖1和圖2中a所示，以及如圖2中b和圖3中的曲線所示的納米結(jié)構(gòu)鎢合金。
[0075]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明的納米結(jié)構(gòu)鎢合金及其制備方法進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種納米結(jié)構(gòu)鎢合金，主要由金屬鎢組成，其特征在于: 所述鎢合金中還含有重量百分比為0.05~1.0wt%的鋯和0.2~2.0wt%的稀土金屬氧化物顆粒； 所述稀土金屬氧化物顆粒為分布于金屬鎢晶粒內(nèi)的氧化釔顆?；蜓趸|顆?；蜓趸嬵w粒，其粒徑為10~200nm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米結(jié)構(gòu)鎢合金，其特征是稀土金屬氧化物顆粒為球形，或橢球形。
3.—種權(quán)利要求1所述納米結(jié)構(gòu)鎢合金的制備方法，包括粉末冶金法，其特征在于主要步驟如下: 步驟1，先將仲鎢酸銨、稀土金屬硝酸鹽、檸檬酸和去離子水配制成透明的混合液后，置于50~95°C下攪拌反應(yīng)，得到凝膠，其中，混合液中的仲鎢酸銨和檸檬酸的摩爾比為1:3~24，再將凝膠加熱烘干后 置于400~800°C下煅燒至少lh，得到氧化鎢和稀土金屬氧化物的混合粉體； 步驟2，先將氧化鎢和稀土金屬氧化物的混合粉體置于氫氣氣氛中，于溫度為500~900°C下還原反應(yīng)至少lh，得到納米尺寸的金屬鎢和稀土金屬氧化物的混合粉體，再將納米尺寸的金屬鎢和稀土金屬氧化物的混合粉體與金屬鋯粉體或氫化鋯粉體進(jìn)行混合，得到含有鎢、鋯或氫化鋯、稀土金屬氧化物的混合粉體； 步驟3，對含有鎢、鋯或氫化鋯、稀土金屬氧化物的混合粉體進(jìn)行壓坯和燒結(jié)，制得納米結(jié)構(gòu)鶴合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的納米結(jié)構(gòu)鎢合金的制備方法，其特征是將制得的納米結(jié)構(gòu)鎢合金置于溫度為1100~1700°C下進(jìn)行熱軋或旋鍛。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的納米結(jié)構(gòu)鎢合金的制備方法，其特征是稀土金屬硝酸鹽為硝酸釔，或硝酸鑭，或硝酸鈰。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的納米結(jié)構(gòu)鎢合金的制備方法，其特征是凝膠加熱烘干的溫度為100~250°C、時間為I~20h。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的納米結(jié)構(gòu)鎢合金的制備方法，其特征是壓坯和燒結(jié)的過程為，先將含有鎢、鋯或氫化鋯、稀土金屬氧化物的混合粉體置于壓力為200~600MPa下壓制成生坯，再將生坯置于保護(hù)性氣氛或真空中，于1500~2500°C下燒結(jié)成型。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的納米結(jié)構(gòu)鎢合金的制備方法，其特征是壓坯和燒結(jié)的過程為，將含有鎢、鋯或氫化鋯、稀土金屬氧化物的混合粉體置于保護(hù)性氣氛中，于壓力為100~200MPa、溫度為1500~2000°C下熱等靜壓燒結(jié)成型。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的納米結(jié)構(gòu)鎢合金的制備方法，其特征是壓坯和燒結(jié)的過程為，將含有鎢、鋯或氫化鋯、稀土金屬氧化物的混合粉體置于保護(hù)性氣氛或真空中，于壓力為30~70MPa、溫度為1500~2000°C下放電等離子燒結(jié)成型。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8或9所述的納米結(jié)構(gòu)鎢合金的制備方法，其特征是保護(hù)性氣氛為氫氣氣氛，或氮氣氣氛，或氬氣氣氛。
【文檔編號】C22C27/04GK103740994SQ201410046913
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年2月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月10日
【發(fā)明者】劉瑞, 謝卓明, 方前鋒, 王先平 申請人:中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院