液—液稀土掺杂钼合金制备工艺及组织性能研究

论文摘要

稀土掺杂钼合金具有优良的性能和广泛的应用范围,但现有的固-固掺杂方式和液-固掺杂方式很难保证稀土分布的均匀性。本研究采用液-液掺杂方式并通过对掺杂前驱体进行溶胶-凝胶化制备出干凝胶并焙烧干凝胶获得稀土掺杂MoO3,通过两段还原制备出稀土掺杂Mo粉,通过压型、预烧结及垂熔烧结制备出稀土掺杂Mo坯。本文对液-液稀土掺杂钼合金的制备工艺进行了研究,并采用SEM、XRD、TEM、金相显微镜、平均粒度仪、显微硬度仪以及差热分析等检测手段对各个工序制备的掺杂物进行了形貌、物相、粒度及硬度等分析。本研究主要得到以下结论:当初始溶液的pH≤2.5且柠檬酸的添加量为仲钼酸铵质量的1.19倍时可以制备出成胶效果很好的干凝胶;采用还原烧结法无法达到除胶效果,而采用直接烧结法,在560℃焙烧条件下可以很好的将胶体除去。在初始溶液pH=1条件下可制备出平均粒度为0.8nm、颗粒为球形且十分均匀的掺杂Mo粉;pH=1时制备的掺杂钼坯,稀土颗粒与钼基体颗粒相间分布;随着初始溶液pH值的减少,掺杂钼坯中稀土颗粒的分布趋向于均匀化且逐步由晶内转向晶界处,更好地起到弥散强化作用;pH=1时制备的掺杂钼坯的密度最小但平均硬度最大。在Mo-La二元合金中,镧的最初存在形态为非晶相的La2（MoO4）3,在600℃热处理后转化为晶体;在掺杂MoO3中,镧以La2O3或La-Mo复合氧化物形式存在,稀土颗粒粘附在MoO3颗粒表面上;在掺杂Mo粉中,镧以La2O3的形式存在,在还原的过程中造成了La-Mo复合氧化物的分解;在掺杂钼坯中,稀土颗粒尺寸在1μm以下,均匀的弥散分布在钼基体中。在Mo-La-Y三元合金中,掺杂元素和掺杂含量对钼粉的形貌、尺寸等影响不大;但在掺杂钼坯中,基体颗粒总体上随掺杂含量的增加而变细,并逐步规则化,在相同掺杂含量下,双元掺杂比单元掺杂的细化作用更明显;通过提高掺杂含量和复合掺杂可以提高掺杂钼坯的硬度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 前言
• 1.1 钼的性能及钼合金研究现状
• 1.2 钼合金的类型
• 1.2.1 合金化原理
• 1.2.2 TZM 钼基合金
• 1.2.3 Mo-W 合金
• 1.2.4 Al-Si-K 掺杂钼合金
• 1.2.5 稀土氧化物掺杂钼合金
• 1.3 稀土氧化物掺杂钼合金工艺
• 1.3.1 固-固掺杂
• 1.3.2 液-固掺杂
• 1.3.3 液-液掺杂
• 1.4 掺杂工艺对钼基体的影响
• 1.4.1 掺杂工艺对钼粉性能的影响
• 1.4.2 钼粉性能对成形、烧结的影响
• 1.5 溶胶-凝胶工艺
• 1.6 选题意义及研究内容
• 第2章 试验方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 钼基体的选择
• 2.1.2 稀土盐的选择
• 2.1.3 pH 值调节剂的选择
• 2.1.4 络合剂的选择
• 2.2 实验工艺路线
• 2.2.1 液-液掺杂技术路线
• 2.2.2 溶胶-凝胶技术制备干凝胶
• 3 的制备'>2.2.3 掺杂Mo0₃的制备
• 2.2.4 掺杂Mo 粉的制备
• 2.2.5 掺杂钼坯的制备
• 2.2.6 实验总体工艺流程图
• 2.3 试验过程中间产品及成品检测
• 2.3.1 干凝胶
• 2.3.2 焙烧产物
• 3 粉体'>2.3.3 掺杂Mo0₃粉体
• 2.3.4 掺杂Mo 粉
• 2.3.5 掺杂Mo 坯
• 2.3.6 稀土相
• 2.3.7 掺杂Mo 坯硬度和密度检测
• 第3章 络合前驱体的制备工艺研究
• 3.1 柠檬酸络合机理研究
• 3.2 溶胶-凝胶原理研究
• 3.3 溶胶-凝胶法成胶工艺研究
• 3.3.1 初始溶液pH 值对成胶效果的影响
• 3.3.2 络合剂添加量对成胶效果的影响
• 3.4 溶胶-凝胶法除胶工艺研究
• 3.4.1 直接焙烧法对除胶效果的影响
• 3.4.2 还原焙烧法对除胶效果的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 初始溶液pH 值对 La 掺杂钼合金组织和性能的影响
• 3 粒度及形貌的影响'>4.1 初始溶液pH 值对掺杂Mo0₃粒度及形貌的影响
• 3 粒度及松装密度'>4.1.1 不同pH 值条件下掺杂Mo0₃粒度及松装密度
• 3 粉体形貌'>4.1.2 不同pH 值条件下掺杂Mo0₃粉体形貌
• 4.2 初始溶液pH 值对掺杂Mo 粉粒度及形貌的影响
• 4.2.1 不同pH 值条件下掺杂Mo 粉粒度及松装密度
• 4.2.2 不同pH 值条件下掺杂Mo 粉形貌
• 4.3 初始溶液pH 值对掺杂Mo 坯组织的影响
• 4.4 初始溶液pH 值对掺杂Mo 坯密度和硬度的影响
• 4.4.1 密度
• 4.4.2 硬度
• 4.5 本章小结
• 第5章 稀土相在钼合金制备过程中的演变
• 2（Mo0₄）₃ 纳米微粒的形成'>5.1 La₂（Mo0₄）₃纳米微粒的形成
• 3 中稀土相分析'>5.2 掺杂Mo0₃中稀土相分析
• 5.3 掺杂Mo 粉中稀土相分析
• 5.4 烧结Mo 坯稀土相分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 掺杂成分对钼合金组织和性能的影响
• 6.1 掺杂条件及掺杂成分设计
• 6.2 La、Y 含量对Mo-La-Y 复合粉体的影响
• 6.3 La、Y 含量对Mo-La-Y 坯料组织的影响
• 6.4 La、Y 含量对Mo-La-Y 坯料性能的影响
• 6.4.1 密度
• 6.4.2 硬度
• 6.5 本章小结
• 第7章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果