一種高分散超細鉬基粉末的制備方法，屬于稀土難熔金屬材料技術領域。工藝流程為：首先采用低溫燃燒合成法得到氧化鉬、稀土氧化物（Y2O3、La2O3中的一種或兩種）或氧化銅均勻混合的前驅體粉末，然后在流動氫氣氣氛中進行還原。易還原的氧化鎢或氧化銅被還原成金屬鉬和銅，而不能還原的稀土氧化物顆粒保留下來，從而得到高分散超細Mo-稀土氧化物或Mo-Cu復合粉末。Mo-稀土氧化物粉末中稀土氧化物的重量百分含量為0.5~30%；Mo-Cu復合粉末中Cu的重量百分含量為5~40%。本發明專利技術的優點是所得的粉末顆粒粒徑細小，表面活性高，縮短了燒結過程中的擴散路徑，有利于獲得致密度高、組織分布均勻的超細晶/納米晶鉬基合金。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于難熔金屬粉末制備
，特別提供了一種低成本制備高分散超細鑰基粉末的方法。
技術介紹
鑰具有熔點高、密度較低(僅為鎢的1/2)、高溫強度高、導電導熱性能好、熱膨脹系 數低和抗蝕性優異等優點，在微電子、國防軍工、航空航天、核能等領域具有重要的用途，既可作為結構材料，又可用作新型功能材料。摻雜稀土元素能夠提高純鑰的再結晶溫度，所得的高溫鑰合金(如稀土氧化物彌散強化鑰合金)不僅具有良好的高溫強度、抗蠕變性能，而且經高溫再結晶退火后具有優良的塑性。同時，稀土摻雜鑰根據稀土摻雜量及作用機制的不同，可應用于不同的電子發射領域。低稀土含量(4%)的稀土鑰是一種新型電子管用熱電子發射材料，而高稀土含量(>20%)的稀土鑰的單元和多元稀土 -鑰具有優良的次級發射性能和穩定性。此外，Mo-Cu合金作為封裝材料或高性能電觸頭材料，用于微電子和電力領域。高品質的鑰基粉末是制備高溫結構材料、熱電子發射材料或封裝材料的前提。作為高溫結構材料，初始粉末的粒度與燒結體的晶粒尺寸和密度密切相關，而且稀土氧化物的粒徑和分散均勻性決定了位錯和彌散相之間的交互作用，以及最終的力學性能。作為熱電子發射材料，稀土氧化物在鑰基體中的均勻分布對次級發射性能有重要影響。作為封裝材料或高性能電觸頭材料，超細Mo-Cu復合粉末的制備是開發高性能、超細晶及組織均勻Mo-Cu合金的關鍵。鑰基粉末的制備主要是采用機械合金化、共沉淀、溶膠-凝膠、噴霧干燥、電沉積等方法，但是在高分散超細鑰基粉末的制備上難度較大。本專利技術采用低溫燃燒合成和氫氣還原相結合的方法制備高分散超細鑰基粉末。低溫燃燒合成法利用溶液中仲鑰酸銨與尿素中的負三價的氮和硝酸與硝酸鹽中正五價的氮之間的氧化還原反應來提供反應自維持的熱量，具有能耗低和成本低的優點，易于對稀土氧化物的種類和含量進行設計。通過控制還原劑仲鑰酸銨和氧化劑硝酸鹽、硝酸的物質的量可以控制反應的放熱量，通過分散劑提高前驅體粉末的分散性。同時，分散劑可以吸熱，防止反應體系的溫度迅速上升，從而達到控制粉末粒徑和形貌的目的。所得的粉末顆粒粒徑細小，表面活性高，縮短了燒結過程中的擴散路徑，有利于獲得致密度高、組織分布均勻的超細晶/納米晶鑰基合金，也為高溫力學性能的提高或電子發射性能的改善奠定了基礎。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種將低溫燃燒合成和氫氣還原相結合來制備高分散超細鑰基粉末(Mo-稀土氧化物和Mo-Cu復合粉末)的方法，旨在細化稀土氧化物、銅顆粒和鑰基體粉末的粒徑、提高各組元在鑰基體中的分散均勻性。該方法工藝簡單，成本低。低溫燃燒合成和氫氣還原相結合的方法制備鑰基粉末的工藝流程如圖1所示。首先采用低溫燃燒合成法得到氧化鑰、稀土氧化物(Y203、La2O3中的一種或兩種)或氧化銅均勻混合的前驅體粉末，然后在流動氫氣氣氛中進行還原。易還原的氧化鎢或氧化銅被還原成金屬鑰和銅，而不能還原的稀土氧化物顆粒保留下來，從而得到高分散超細Mo-稀土氧化物或Mo-Cu復合粉末，具體工藝步驟有 (I)合金成分設計原料為仲鑰酸銨、稀土金屬硝酸鹽或硝酸銅、硝酸、燃料和分散劑，其中硝酸與仲鑰酸銨的摩爾比為(2(Γ30) :1 ;硝酸和稀土硝酸鹽的摩爾量之和與燃料的摩·爾比為(3. Γ6. 4) :1，分散劑與仲鑰酸銨的摩爾比為(4. Γ7.1) :1。所述的稀土金屬硝酸鹽為Y (NO3) 3、La (NO3) 3中的一種或兩種的混合；所述的燃料是尿素、檸檬酸、甘氨酸中的一種或幾種的混合；所述的分散劑是葡萄糖、檸檬酸、蔗糖、可溶性淀粉中的一種或幾種的混合。(2)混合首先將仲鑰酸銨、稀土金屬硝酸鹽或硝酸銅、硝酸、燃料和分散劑按比例溶解于去離子水或乙醇溶液中配制成混合溶液，通過磁力攪拌混合均勻，得到混合溶液。(3)低溫燃燒合成將混合溶液置于微波爐中或在熱板上加熱到20(T300°C，使水溶液或酒精揮發，水溶液發生濃縮、冒煙、沸騰等一系列反應。隨著反應的進行，放出的熱量使分散劑發生熱解和炭化，目標元素轉化為氧化物，從而得到蓬松的氧化鑰、碳、稀土氧化物或氧化銅均勻混合的超細前驅體粉體。(4)還原將超細前驅體粉體在流動氫氣或分解氨氣氛中進行還原還原溫度為45(T900°C，保溫廣2小時。還原后的粉末就是Mo-稀土氧化物或Mo-Cu復合粉末，其中Mo-稀土氧化物粉末中稀土氧化物的重量百分含量為O. 5 30%，Mo-Cu復合粉末中Cu的重量百分含量為5 40%。本專利技術的優點在于 低溫燃燒合成法利用氧化劑和燃料間的放熱反應使反應自維持，能耗低，耗時短、成本低，便于對稀土氧化物的種類和含量進行選擇和調整。所得粉末中稀土氧化物或銅顆粒的分布均勻。由于鑰基粉末顆粒粒徑細小，表面活性高，縮短了燒結過程中的擴散路徑，有利于獲得高致密度、組織分布均勻的超細晶/納米晶鑰基合金，也為鑰基合金高溫力學性能的提高或電子發射性能的改善奠定了基礎。附圖說明圖1為本專利技術的工藝流程圖具體實施例方式實施例1 :Mo-4wt. %La203復合粉末的制備稱量 O. 024mol 的(NH4)6Mo7O24 · 4H20、0. 00412mol 的 La (NO3) 3. 6Η20、0· 48mol 的 ΗΝ03、O.1mol的CH4N2O和O.1mol的C6H12O6 · H2O,溶于IOOml去離子水中，在IOOOml燒杯中攪拌均勻，得到混合溶液。混合溶液在可控溫爐子內加熱，使水溶液揮發。隨著反應的進行，放出的熱量使分散劑發生熱解和炭化，目標元素則轉化為粒度極細的納米氧化物顆粒和氧化鑰顆粒，從而得到Mo-稀土氧化物復合粉末顆粒。煅燒后的前驅體粉末在氫氣中進行還原還原溫度為450°C，保溫I小時。還原后就得到Mo-4wt. %La203復合粉末。實施例2 Mo-25wt. %Y203復合粉末的制備稱量 O. 024mol 的(NH4)6Mo7O24 · 4H20、0. 0476mol 的 Y (NO3) 3. 6Η20、0· 48mol 的 HNO3>O. 17mol的CH4N2O和O. 15mol的C6H12O6 · H2O,溶于IOOml去離子水中，在IOOOml燒杯中攪拌均勻，得到混合溶液。混合溶液在可控溫爐子內加熱，使水溶液揮發。隨著反應的進行，放出的熱量使分散劑發生熱解和炭化，目標元素則轉化為粒度極細的納米氧化物顆粒和氧化鑰顆粒，從而得到Mo-稀土氧化物復合粉末顆粒。煅燒后的前驅體粉末在分解氨氣氛中進行還原還原溫度為550°C，保溫1. 5小時。還原后就得到Mo-25wt. %Y203復合粉末。實施例3 Mo-8wt. %La203-22wt. %Y203 復合粉末的制備稱量 O. 024mol 的(NH4)6Mo7O24 · 4H20、0. 0086mol 的 La (NO3) 3. 6Η20、0· 040 mo I 的Υ(Ν03)3.6Η20、0· 72mol 的 HNO3>O. 12mol 的 CH4N2O 和 O. 17mol 的 C6H12O6 ·H2O,溶于 IOOml 去離子水中，在IOOOml燒杯中攪拌均勻，得到混合溶液。混合溶液在可控溫爐子內加熱，使水溶液揮發。隨著反應的進行，放出的熱量使分散劑發生熱解和炭化，目標元素則轉化本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種高分散超細鉬基粉末的制備方法，其特征在于：步驟一、成分設計：原料為仲鉬酸銨、稀土金屬硝酸鹽或硝酸銅、硝酸、燃料和分散劑，其中硝酸與仲鉬酸銨的摩爾比為（20~30）:1；硝酸和稀土金屬硝酸鹽的摩爾量之和與燃料的摩爾比為（3.1~6.4）:1，分散劑與仲鉬酸銨的摩爾比為（4.1~7.1）:1；步驟二、將仲鉬酸銨、稀土金屬硝酸鹽或硝酸銅、硝酸、燃料和分散劑按比例溶解于去離子水或乙醇溶液中配制成混合溶液，通過磁力攪拌混合均勻，得到混合溶液；步驟三、將混合溶液加熱到200~300℃，使水溶液或乙醇揮發，隨著反應的進行，放出的熱量使分散劑發生熱解和炭化，目標元素轉化為氧化物，從而得到蓬松的氧化鉬、碳、稀土氧化物或氧化銅均勻混合的超細前驅體粉體；步驟四、將超細前驅體粉體在流動氫氣或分解氨氣氛中進行還原：還原溫度為450~900℃，保溫1~2小時，還原后的粉末就是Mo?稀土氧化物或Mo?Cu復合粉末。
【技術特征摘要】
1.一種高分散超細鑰基粉末的制備方法，其特征在于 步驟一、成分設計原料為仲鑰酸銨、稀土金屬硝酸鹽或硝酸銅、硝酸、燃料和分散劑，其中硝酸與仲鑰酸銨的摩爾比為(2(Γ30) :1 ;硝酸和稀土金屬硝酸鹽的摩爾量之和與燃料的摩爾比為(3. Γ6. 4) :1，分散劑與仲鑰酸銨的摩爾比為(4. Γ7.1) :1 ； 步驟二、將仲鑰酸銨、稀土金屬硝酸鹽或硝酸銅、硝酸、燃料和分散劑按比例溶解于去離子水或乙醇溶液中配制成混合溶液，通過磁力攪拌混合均勻，得到混合溶液； 步驟三、將混合溶液加熱到20(T30(TC，使水溶液或乙醇揮發，隨著...
【專利技術屬性】
技術研發人員：章林，劉燁，秦明禮，何新波，曲選輝，
申請(專利權)人：北京科技大學，
類型：發明
國別省市：
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