CN104328296B - 一种Al2O3/Mo复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种Al2O3/Mo复合材料的制备方法，属于复合材料制备技术领域。该方法是将铝盐与沉淀剂在水热下合成AlOOH纳米粒子，同时将钼酸铵水热合成MoO3纳米粒子，将两种悬浊液混合后充分搅拌，经过滤、洗涤、烘干后制成AlOOH和MoO3的复合粉体，再经500～58℃煅烧，将MoO3由亚稳态的六方结构转变为稳定的正交结构，AlOOH脱水转变为γ‑Al2O3，通入H2两次还原，使MoO3还原成Mo粉，压制、烧结制得Al2O3/Mo复合材料。其中，Al2O3硬质陶瓷相具有硬度高、耐磨性好、化学稳定性强等特点，对钼具有很强的增强作用。Al2O3陶瓷颗粒弥散分布于钼基体之上，掺杂均匀，与钼基体之间是完全的冶金结合，能有效地阻止烧结时晶粒生长，具有细化晶粒的作用。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种Al2O3/Mo复合材料的制备方法，属于复合材料制备技术领域。
背景技术
钼及钼合金具有良好的高温强度和高温硬度，良好的导热性和导电性，低的热膨胀系数，优异的耐磨性和抗腐蚀性，被广泛应用于航天航空、能源电力、微电子、生物医药、机械加工、医疗器械、照明、玻纤、国防建设等领域。我国是世界第二大钼资源国(仅次于美国)和第一大产钼国。
在抗高温、抗高温磨损等特殊应用领域，钼合金具有不可替代的优势，如钼顶头、航空航天用高温喷管材料、喷嘴材料、配气阀体、燃气管管道材料等。真空炉行业用的高温钼板、工作架、钼隔热屏、钼支撑件、钼螺栓等要求长时间工作于超高温环境下并且耐受温度场的变化而不变形，也就是说要求有很高的高温抗蠕变性能和高温持久强度。随着科技的发展，对钼合金的高温性能要求越来越高，研制高温性能更好的钼合金产品日趋紧迫。
钼合金的发展趋势主要体现在：(1)开发新型钼合金，引入高硬抗磨质点，并且硬质点与钼基体结合良好；(2)新型复合工艺的研究，以保证硬质点颗粒细小和分布均匀，对于脆而硬的陶瓷颗粒尤其重要，在锻造或轧制时如果陶瓷颗粒过大，易诱发裂纹；(3)复合强化机理研究，晶界强化、固溶强化和弥散强化多重强化，提升强化效果。
目前，Al2O3/Mo复合材料的制备方法包括固-固掺杂法、固-液掺杂法和液-液掺杂法，前两种掺杂法掺杂均匀性差，颗粒尺寸难以控制。而现有的液-液掺杂法主要为溶胶凝胶法，掺杂均匀而颗粒细小，但该方法成胶过程中易出现沉淀，影响复合材料的质量，并且该方法批量生产受限。
水热法是指在密闭反应器(反应釜)中，采用水溶液作为反应体系，通过对反应体系加热、加压(或自生蒸气压)，创造一个相对高温、高压的反应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解并重结晶，是进行无机合成与材料处理的有效方法。水热法合成以其设备简单、能有效控制产物、无污染特性被广泛关注，被誉为最有前途的绿色合成方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种Al2O3/Mo复合材料的制备方法。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：
一种Al2O3/Mo复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)分别取含有AlOOH纳米粒子和含有MoO3纳米粒子的悬浊液，混匀后过滤、洗涤、烘干，制得AlOOH/MoO3复合粉体；
(2)取复合粉体在500～580℃下煅烧1～5小时，使MoO3由亚稳态的六方结构转变为稳定的正交结构，AlOOH脱水转变为γ-Al2O3，将MoO3还原为Mo粉，同时γ-Al2O3转变为α-Al2O3，再压制、烧结，制得Al2O3/Mo复合材料。
所述的复合材料中Al2O3与Mo以任意比例复合，以质量百分含量计，0％＜Al2O3＜100％，0％＜Mo＜100％。随着氧化铝含量的增加，钼晶粒越来越细，而氧化铝颗粒却逐渐长大。当氧化铝含量小于10％时，其粒度为0.01～2微米，含量越低，粒度越小，相应的钼晶粒尺寸为1～4微米。
所述步骤(1)中含有AlOOH纳米粒子的悬浊液及含有MoO3纳米粒子的悬浊液均采用水热法制备。
具体的，所述的含有AlOOH纳米粒子的悬浊液的制备方法包括以下步骤：将铝盐和沉淀剂溶于水中，在反应釜中150～250℃保温5～40小时即得。
所述的铝盐为硝酸铝、硫酸铝、氯化铝等可溶性铝盐中的一种或多种。
所述的沉淀剂为尿素、碳酸铵、碳酸氢铵等中的一种或多种。
具体的，所述的含有MoO3纳米粒子的悬浊液的制备方法包括以下步骤：将钼酸铵溶于水中，调节溶液pH值为0.5～2，在反应釜中150～250℃保温5～40小时即得。
所述的钼酸铵为二钼酸铵、四钼酸铵、七钼酸铵等晶型中的一种或多种。
所述的调节溶液pH值采用的酸为硝酸、盐酸、硫酸等中的一种或多种。
所述步骤(2)中将MoO3还原为Mo粉为：在520～580℃下用氢气一次还原3～5小时，在890～1000℃下用氢气二次还原4～8小时。
所述步骤(2)中压制压力为150～300MPa，压制时间为10～60分钟。
所述步骤(2)中烧结为在1650～2000℃、氢气气氛下烧结1～10小时。
本发明的有益效果：
本发明将铝盐与沉淀剂在水热下合成AlOOH纳米粒子，搅拌后形成悬浊液，同时将钼酸铵(加入适量酸调节pH值)水热合成MoO3纳米粒子，搅拌后形成悬浊液，将两种悬浊液混合后充分搅拌，经过滤、洗涤、烘干后制成AlOOH和MoO3的复合粉体，再经500～560℃煅烧，将MoO3由亚稳态的六方结构转变为稳定的正交结构，AlOOH脱水转变为Al2O3，通入H2两次还原，使MoO3还原成Mo粉，压制、烧结即得Al2O3/Mo复合材料。 其中，Al2O3硬质陶瓷相具有硬度高、耐磨性好和化学稳定性好等特点，对钼具有很强的增强作用。Al2O3陶瓷颗粒弥散分布于钼基体之上，掺杂均匀，与钼基体之间是完全的冶金结合，并且能有效地阻止烧结时晶粒生长，具有很强的细化晶粒的作用。
本发明Al2O3/Mo复合材料的制备方法具有以下优点：(1)高度分散的纳米颗粒间的混合，混合均匀。由于水热法制备的纳米级粉体未过滤前均匀分散于水中，两种纳米粒子以水为介质均匀混合，AlOOH粒子被吸附于MoO3粒子周围；MoO3经还原后，纳米级的氧化铝被吸附于钼粉周围；烧结后的复合材料质地均匀，细小的第二相颗粒弥散分布于钼基体之上。(2)工艺可控性强，复合材料两相Al2O3和Mo可以以任意比例复合。(3)Al2O3/Mo复合材料具有优良的综合性能，当Al2O3含量低于2％时可锻造或轧制，制成各种形状的锻件和各种厚度的板材，具有广阔的应用前景和推广价值。
具体实施方式
下述实施例仅对本发明作进一步详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
实施例1
本实施例中Al2O3/Mo复合材料(Al2O3含量为20％)的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照复合材料100g配料，其中Al2O3与Mo的质量比为2:8进行配料计算，分别称取138.40g四钼酸铵、147.11g硝酸铝和略微过量的尿素38.00g；
(2)将硝酸铝、尿素加入400mL反应釜中，加入蒸馏水，填充度为80％，充分搅拌使之溶解，再加热到170℃保温15小时，冷却后取出，倒掉清液，沉淀物放入烧杯，加入300mL蒸馏水搅匀，得到含有AlOOH纳米粒子的悬浊液；
(3)将四钼酸铵加入400mL反应釜中，加入蒸馏水，滴入硝酸，调节pH值为1.0，填充度为90％，再加热到170℃保温15小时，冷却后取出，倒掉清液，将沉淀物加入700mL蒸馏水中搅匀，得到含有MoO3纳米粒子的悬浊液；
(4)取步骤(2)、(3)制备的悬浊液，混合后电动搅拌2小时；
(5)取步骤(4)混合后的悬浊液，经过滤、洗涤、烘干，制得AlOOH/MoO3复合粉体；
(6)将AlOOH/MoO3复合粉体在550℃下煅烧3小时，再在550℃下氢气一次还原4小时，950℃下氢气二次还原5小时，制得Al2O3/Mo复合粉体；
(7)将Al2O3/Mo复合粉体在250MPa压力下冷等静压，保压30分钟制成坯料；
(8)将坯料置于中频感应烧结炉内，氢气保护下1750℃烧结3小时即得氧化铝含量为20％的Al2O3/Mo复合材料。复合材料的显微硬度为349.03Hv，屈服强度σs＝1208MPa (同工艺纯钼材料显微硬度为115.51Hv，屈服强度σs＝601.5MPa)。
实施例2
本实施例中Al2O3/Mo复合材料(Al2O3含量为0.75％)的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照复合材料100g配料，其中Al2O3与Mo的质量比为1:99进行配料计算，分别称取182.2g七钼酸铵、3.35g硫酸铝和略微过量的尿素1.76g；
(2)将硫酸铝、尿素加入100mL反应釜中，加入蒸馏水，填充度为80％，充分搅拌使之溶解，再加热到160℃保温40小时，冷却后取出，倒掉清液，将沉淀物放入烧杯，加入100mL蒸馏水搅匀，得到含有AlOOH纳米粒子的悬浊液；
(3)将七钼酸铵加入400mL反应釜中，加入蒸馏水，滴入硝酸，调节pH值为1.5，填充度为90％，再加热到160℃保温40小时，冷却后取出，倒掉清液，将沉淀物加入800mL蒸馏水中搅匀，得到含有MoO3纳米粒子的悬浊液；
(4)取步骤(2)、(3)制备的悬浊液，混合后电动搅拌3小时；
(5)取步骤(4)混合后的悬浊液，经过滤、洗涤、烘干，制得AlOOH/MoO3复合粉体；
(6)将AlOOH/MoO3复合粉体在500℃下煅烧5小时，再在530℃下氢气一次还原5小时，920℃下氢气二次还原8小时，制得Al2O3/Mo复合粉体；
(7)将Al2O3/Mo复合粉体在200MPa压力下冷等静压，保压10分钟制成坯料；
(8)将坯料置于中频感应烧结炉内，氢气保护下1900℃烧结2小时即得氧化铝含量为1.00％的Al2O3/Mo复合材料。
取上述制备的Al2O3/Mo复合材料轧制成1mm厚的复合钼板，钼板抗拉强度为1217.97MPa(同工艺的纯钼板的抗拉强度为790.63MPa)。
实施例3
本实施例中Al2O3/Mo复合材料(Al2O3含量为80％)的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照复合材料100g配料，其中Al2O3与Mo的质量比为8:2进行配料计算，分别称取35.44g二钼酸铵、588.44g硝酸铝和略微过量的碳酸氢铵145g；
(2)将硝酸铝、碳酸氢铵加入2000mL反应釜中，加入蒸馏水，填充度为80％，充分搅拌使之溶解，再加热到200℃保温10小时，冷却后取出，倒掉清液，将沉淀物放入烧杯，加入1500mL蒸馏水搅匀，得到含有AlOOH纳米粒子的悬浊液；
(3)将二钼酸铵加入100mL反应釜中，加入蒸馏水，滴入硝酸，调节pH值为1.5，填充度为90％，再加热到200℃保温10小时，冷却后取出，将沉淀物加入500mL蒸馏水 中搅匀，得到含有MoO3纳米粒子的悬浊液；
(4)取步骤(2)、(3)制备的悬浊液，混合后电动搅拌3小时；
(5)取步骤(4)混合后的悬浊液，经过滤、洗涤、烘干，制得AlOOH/MoO3复合粉体；
(6)将AlOOH/MoO3复合粉体在580℃下煅烧2小时，再在550℃下氢气一次还原5小时，980℃下氢气二次还原4小时，制得Al2O3/Mo复合粉体；
(7)将Al2O3/Mo复合粉体在280MPa压力下冷等静压，保压60分钟制成坯料；
(8)将坯料置于中频感应烧结炉内，氢气保护下1700℃烧结8小时即得氧化铝含量为80％的Al2O3/Mo复合材料。此时，基体材料为氧化铝，钼颗粒弥散分布于氧化铝基体之上，对氧化铝起增韧作用。复合材料1400℃断裂韧性为4.9MPa·m1/2(同工艺的纯氧化铝为3.4MPa·m1/2)。
Claims (8)
1.一种Al2O3/Mo复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）分别取含有AlOOH纳米粒子和含有MoO3纳米粒子的悬浊液，混匀后过滤、洗涤、烘干，制得AlOOH/MoO3复合粉体；
（2）取复合粉体在500～580℃下煅烧1～5小时，将MoO3还原为Mo粉，再压制、烧结，制得Al2O3/Mo复合材料；
所述的含有AlOOH纳米粒子的悬浊液的制备方法包括以下步骤：将铝盐和沉淀剂溶于水中，在反应釜中150～250℃保温5～40小时即得；
所述的含有MoO3纳米粒子的悬浊液的制备方法包括以下步骤：将钼酸铵溶于水中，调节溶液pH值为0.5～2，在反应釜中150～250℃保温5～40小时即得。
2.根据权利要求1所述的Al2O3/Mo复合材料的制备方法，其特征在于：所述的复合材料中Al2O3与Mo以任意比例复合，以质量百分含量计，0%＜Al2O3＜100%，0%＜Mo＜100%。
3.根据权利要求1所述的Al2O3/Mo复合材料的制备方法，其特征在于：所述的铝盐为硝酸铝、硫酸铝、氯化铝中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的Al2O3/Mo复合材料的制备方法，其特征在于：所述的沉淀剂为尿素、碳酸铵、碳酸氢铵中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的Al2O3/Mo复合材料的制备方法，其特征在于：所述的钼酸铵为二钼酸铵、四钼酸铵、七钼酸铵中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的Al2O3/Mo复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中将MoO3还原为Mo粉为：在520～580℃下用氢气一次还原3～5小时，在890～1000℃下用氢气二次还原4～8小时。
7.根据权利要求1所述的Al2O3/Mo复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中压制压力为150～300MPa，压制时间为10～60分钟。
8.根据权利要求1所述的Al2O3/Mo复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中烧结为在1650～2000℃、氢气气氛下烧结1～10小时。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN1800023A (zh) * | 2005-01-07 | 2006-07-12 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种针状α－Al2O3纳米粉体的制备方法 |
| CN101392347A (zh) * | 2008-11-03 | 2009-03-25 | 河南科技大学 | 原位自生Al2O3增强钼基复合材料及其制备方法 |
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| CN101392347A (zh) * | 2008-11-03 | 2009-03-25 | 河南科技大学 | 原位自生Al2O3增强钼基复合材料及其制备方法 |
| CN101519746A (zh) * | 2009-03-25 | 2009-09-02 | 河南科技大学 | 一种钼基复合材料及其制备方法 |
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