CN114799191A - 一种稀土氧化物掺杂钼铼合金粉体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种稀土氧化物掺杂钼铼合金粉体的制备方法，属于粉末冶金技术领域。该方法包括：1、将可溶性钼酸铵和铼酸铵原料分别溶解后形成混合溶液；2、将水热法制备的稀土氧化物前驱体溶液加入到钼酸铵和铼酸铵的混合溶液中；3、将所得到的混合溶液进行充分机械搅拌、蒸发结晶、烘干后得到复合粉末；4、将复合粉末煅烧分解后经碳‑氢分步还原制备出稀土氧化物掺杂钼铼合金粉末。采用本发明制备出的合金粉末烧结活性高且成分均匀，稀土氧化物颗粒为纳米级，复合粉体颗粒细化至亚微米级。
Description
技术领域
本发明属于粉末冶金领域，具体涉及一种稀土氧化物掺杂钼铼合金粉体的制备方法。
背景技术
钼及其合金因具有熔点高、膨胀系数低、热传导性能好、耐磨性和耐腐蚀性能好等特点而被广泛应用于机械、石油、化工、冶金、航天航空、能源电力等领域。纯钼的再结晶温度低，再结晶完成时形成等轴晶组织，易产生晶界滑动而变形，高温强度低，当降回到室温附近时又出现严重的脆性，这些缺点限制了其在诸多领域的应用。当铼加入钼中可提高钼的塑性和强度，降低了其塑脆转变温度，并提高了它的再结晶温度，使钼铼合金具有优异的高、低温性能。同时，铼的加入一定程度降低了钼的各向异性，提高了其理化特性和热电特性，因此钼铼合金广泛应用于电真空器件，制成栅极、隔热屏等电子元件。尽管钼铼合金的蠕变-断裂性能有了很大的改善，但其高温强度提高并不明显。
研究表明钼铼中掺入稀土氧化物(ODS)不仅可细化晶粒，减弱钼铼合金的再结晶倾向，提高钼铼合金的再结晶温度和高温强度，还可以改善其高温拉伸强度和韧性。目前稀土氧化物掺杂主要将稀土氧化物通过球磨方法与钼、铼粉体进行混合，该方法获得的混合粉体均匀性较差，且烧结后获得的稀土氧化物掺杂钼铼合金中增强相颗粒往往位于晶界处且尺寸较大。制备出纳米尺寸、分布均匀的稀土氧化物强化的钼铼合金粉体是提高钼铼合金高温强韧性的关键，同时细化的复合粉体可以提高合金粉体的烧结活性和降低烧结温度。
发明内容
本发明的目的是提供一种稀土氧化物掺杂钼铼合金粉体的制备方法。本发明采用水热法与蒸发结晶的复合湿化学法制备稀土氧化物掺杂钼铼合金粉体。首先利用水热法制备稀土氧化物前驱体，将前驱体溶液加入到含有碳源和分散剂的钼酸铵-铼酸铵的水溶液中并充分混合，随后进行蒸发结晶得到复合粉体的前驱体粉末，最后依次进行煅烧和碳热-氢分步还原，获得成分均一、尺寸细小的稀土氧化物掺杂钼铼合金粉体，提高了钼铼合金的高温强度、塑性及再结晶温度。
为实现上述目的，本发明所用技术方案为：
一种稀土氧化物掺杂钼铼合金粉体的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按照钼铼合金的设计成分MoXReY进行配比，换算成相应的钼酸铵、铼酸铵质量，并充分溶解于去离子水中，加入适量的葡萄糖做还原剂、加入适量的表面活性剂和分散剂并搅拌均匀得到混合溶液；
步骤二、水热法制备掺杂稀土氧化物前驱体水溶液，首先将稀土盐溶解于去离子水，加入适量的尿素和无水乙醇，待完全溶解后装入反应釜置于烘箱保温；
步骤三、将步骤二中反应完成后含稀土氧化物前驱体水溶液添加到步骤一中的混合溶液中，随后进行充分的搅拌、蒸发结晶，经烘干后得到复合粉末。
步骤四、将步骤三中所得到的复合粉末进行煅烧分解处理，即将蒸发得到的结晶体放置管式炉中加热，在惰性气氛条件下进行煅烧处理；
步骤五、将煅烧后的粉体升高温度进行碳热还原处理，还原条件为惰性气氛；
步骤六、碳热还原处理后的粉体进一步升高温度并通入氢气，保温一定时间，随炉冷却至室温，最终获得稀土氧化物掺杂超细钼铼合金粉，所制备的合金粉末成分分布均匀，粒径达到亚微米级别。
上述稀土氧化物掺杂钼铼合金粉体的制备原理为：首先利用水热法制备纳米级稀土氧化物前驱体，随后加入至钼酸铵、铼酸铵、葡萄糖等混合水溶液中，纳米级稀土氧化物前驱体在蒸发结晶过程中可作为钼酸铵、铼酸铵、葡萄糖等的异质形核点，最终蒸发结晶获得钼酸铵、铼酸铵、葡萄糖等复合结晶体，通过煅烧-还原工艺处理获得稀土氧化物掺杂钼铼合金粉体。
步骤一中将钼酸铵和铼酸铵分别溶于80℃去离子水中，待充分溶解后混合在一起，加入适量葡萄糖作为碳源，其中碳/(钼+铼)的摩尔比为0.4-0.8，分散剂和表面活性剂分别为PEG、PVP，加入质量为碳源和钼酸铵-铼酸铵总质量的0.2％-1.2％。
步骤二中水热法制备掺杂稀土氧化物前驱体。稀土氧化物为Y2O3、La2O3或CeO2,稀土盐为稀土元素的硝酸盐或氯盐。首先将稀土盐溶解于去离子水中，加入适量的尿素(稀土元素与尿素摩尔比为1∶6)和无水乙醇(溶液体积比为10％)后进行充分的搅拌，待完全溶解后装入反应釜置于烘箱保温，温度为140-160℃，时间为12-20h。
步骤三将步骤二中反应完成后的稀土氧化物前驱体溶液添加到步骤一中的混合溶液中，随后进行充分的搅拌、蒸发结晶，经烘干后得到复合粉末。蒸发结晶采用水浴加热，温度为80-90℃，结晶完成后放入烘箱进行烘干处理，温度为100℃，保温2h。
步骤四中将复合粉末中钼酸铵、铼酸铵、有机碳、煅烧分解为MoO3、Re2O7、C，稀土氧化物前驱体转变为Y2O3、La2O3或CeO2。详细操作为将结晶后的粉体放置管式炉中，并通入氩气，具体参数为：加热温度350-400℃保温时间：30-90min，加热速率：5-10℃/min，氩气流量：1-4L/min。
步骤五将煅烧后的氧化物粉体加热至400-650℃进行碳热还原处理，升温速率为5-10℃/min，保温时间为60-120min，保温期间碳将MoO3还原成MoO2或Mo4O11，Re2O7被还原成Re的低氧化物ReO3或ReO2。
步骤六中将碳热还原后的钼、铼低价氧化物在管式炉中通入氢气加热深度还原，加热温度：800-1000℃，保温时间：60-180min，升温速率：5-10℃/min，氢气流量：2-4L/min。
按照步骤一到六所述步骤制备的钼铼合金粉末粒径在亚微米级别，稀土氧化物增强相粒径为纳米级、且均匀分布于钼铼合金粉体中。
本发明的有益效果：
1.本发明通过水热合成和蒸发结晶复合湿化学法制备稀土氧化物掺杂钼铼合金粉体。稀土氧化物颗粒细小(纳米级)、分布均匀，且最终制备的复合粉体粒径达到亚微米级别。并且该工艺制备稀土氧化物掺杂钼铼合金粉体的成分设计自由度高，获得合金粉体成分均一达到部分合金化的目的。
2.本发明制备的稀土氧化物掺杂钼铼合金粉体细化至亚微米级别，成分均一，烧结活性高，烧结致密度高，可以在低温下制备细晶组织的氧化物强化钼铼合金块体，提高合金的高温力学性能。
附图说明
图1是Y2O3掺杂制备的钼铼合金粉体的SEM照片；
图2是Y2O3掺杂制备的钼铼合金粉体的元素能谱分布图；
图3是La2O3掺杂制备的钼铼合金粉体的SEM照片；
图4是La2O3掺杂制备的钼铼合金粉体的元素能谱分布图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明不限于以下实施例。
实施例1
步骤一、按照钼铼合金的设计成分Mo50Re50进行配比，称取20.42g钼酸铵溶解于150ml去离子水中；称取14.4g铼酸铵溶解于100ml去离子水中，两溶液分别置于80℃的水浴锅中进行磁力搅拌，随后将两溶液混合搅拌；按照还原剂C/(Mo+Re)摩尔比为0.4配比葡萄糖，称取葡萄糖1.89g溶解于混合溶液中，并加入0.3671g的PEG和0.3671g的PVP充分搅拌均匀。
步骤二、制备稀土氧化物Y2O3添加量为1wt％，将0.712g六水硝酸钇溶于100ml蒸馏水中，加入0.66g尿素和10ml乙醇并进行搅拌，待完全溶解后装入反应釜置于烘箱保温，温度为140℃，时间为17h。
步骤三、将步骤二中反应完成后含稀土氧化物的水溶液添加到步骤一中的混合溶液中并进行充分的机械搅拌、蒸发结晶，温度为80℃，期间不断进行机械搅拌，随后将结晶体放入烘箱进行烘干处理，温度100℃，保温时间2h。
步骤四、将步骤三所得复合粉末放置管式炉中加热，加热温度为350℃，升温速率为10℃/min，保温时间为60min，煅烧过程中不断通入氩气(氩气流量为2L/min)，以便获得MoO3、Re2O7、C、Y2O3；
步骤五、将煅烧后的粉体材料升高至550℃进行碳热还原处理，升温速率为10℃/min，保温90min，保温期间碳将MoO3还原成MoO2或Mo4O11，Re2O7被还原成Re的低氧化物ReO3或ReO2，碳热还原过程中仍然通入氩气；
步骤六、碳热还原处理后的粉体随即以10℃/min升温至850℃，将氩气切换为氢气进行深度还原，氢气流量为4L/min，保温120min，随炉冷却至室温，最终获得16.5g超细钼铼合金粉，粉末粒径达到亚微米级别，如图1所示。
对钼铼合金粉体进行EDS面扫描，可知钼铼合金成分分布均一，如图2所示。
实施例2
步骤一、按照钼铼合金的设计成分Mo50Re50进行配比，称取20.42g钼酸铵溶解于150ml去离子水中；称取14.4g铼酸铵溶解于100ml去离子水中，两溶液分别置于80℃的水浴锅中进行磁力搅拌，随后将两溶液混合搅拌；按照还原剂C/(Mo+Re)摩尔比为0.5配比葡萄糖，称取葡萄糖2.37g溶解于混合溶液中，并加入0.3719g的PEG和0.3719g的PVP充分搅拌均匀。
步骤二、制备稀土氧化物Y2O3添加量为1wt％，将0.712g六水硝酸钇溶于100ml蒸馏水中，加入0.66g尿素和10ml乙醇并进行搅拌，待完全溶解后装入反应釜置于烘箱保温，温度为150℃，时间为15h。
步骤三、将步骤二中反应完成后含稀土氧化物的水溶液添加到步骤一中的混合溶液中并进行充分的机械搅拌、蒸发结晶，温度为85℃，期间不断进行机械搅拌，随后将结晶体放入烘箱进行烘干处理，温度100℃，保温时间2h。
步骤四、将步骤三所得复合粉末放置管式炉中加热，加热温度为370℃，升温速率为10℃/min，保温时间为60min，煅烧过程中不断通入氩气(氩气流量为2L/min)，以便获得MoO3、Re2O7、C、Y2O3；
步骤五、将煅烧后的粉体材料升高至600℃进行碳热还原处理，升温速率为10℃/min，保温80min，保温期间碳将MoO3还原成MoO2或Mo4O11，Re2O7被还原成Re的低氧化物ReO3或ReO2，碳热还原过程中仍然通入氩气；
步骤六、碳热还原处理后的粉体随即以10℃/min升温至900℃，将氩气切换为氢气进行深度还原，氢气流量为4L/min，保温120min，随炉冷却至室温，最终获得16.8g超细钼铼合金粉，粉末粒径达到亚微米级别，如图1所示。
对钼铼合金粉体进行EDS面扫描，可知钼铼合金成分分布均一，如图2所示。
实施例3
步骤一、按照钼铼合金的设计成分Mo50Re50进行配比，称取20.42g钼酸铵溶解于150ml去离子水中；称取14.4g铼酸铵溶解于100ml去离子水中，两溶液分别置于80℃的水浴锅中进行磁力搅拌，随后将两溶液混合搅拌；按照还原剂C/(Mo+Re)摩尔比为0.8配比葡萄糖，称取葡萄糖3.79g溶解于混合溶液中，并加入0.3861g的PEG和0.3861g的PVP充分搅拌均匀。
步骤二、制备稀土氧化物Y2O3添加量为1wt％，将0.712g六水硝酸钇溶于100ml蒸馏水中，加入0.66g尿素和10ml乙醇并进行搅拌，待完全溶解后装入反应釜置于烘箱保温，温度为160℃，时间为12h。
步骤三、将步骤二中反应完成后含稀土氧化物的水溶液添加到步骤一中的混合溶液中并进行充分的机械搅拌、蒸发结晶，温度为90℃，期间不断进行机械搅拌，随后将结晶体放入烘箱进行烘干处理，温度100℃，保温时间2h。
步骤四、将步骤三所得复合粉末放置管式炉中加热，加热温度为390℃，升温速率为10℃/min，保温时间为60min，煅烧过程中不断通入氩气(氩气流量为2L/min)，以便获得MoO3、Re2O7、C、Y2O3；
步骤五、将煅烧后的粉体材料升高至650℃进行碳热还原处理，升温速率为10℃/min，保温90min，保温期间碳将MoO3还原成MoO2或Mo4O11，Re2O7被还原成Re的低氧化物ReO3或ReO2，碳热还原过程中仍然通入氩气；
步骤六、碳热还原处理后的粉体随即以10℃/min升温至950℃，将氩气切换为氢气进行深度还原，氢气流量为4L/min，保温120min，随炉冷却至室温，最终获得17.0g超细钼铼合金粉，粉末粒径达到亚微米级别，如图1所示。
对钼铼合金粉体进行EDS面扫描，可知钼铼合金成分分布均一，如图2所示。
实施例4
步骤一、按照钼铼合金的设计成分Mo50Re50进行配比，称取20.42g钼酸铵溶解于150ml去离子水中；称取14.4g铼酸铵溶解于100ml去离子水中，两溶液分别置于80℃的水浴锅中进行磁力搅拌，随后将两溶液混合搅拌；按照还原剂C/(Mo+Re)摩尔比为0.4配比葡萄糖，称取葡萄糖1.89g溶解于混合溶液中，并加入0.3671g的PEG和0.3671g的PVP充分搅拌均匀。
步骤二、制备稀土氧化物La2O3添加量为1wt％，将0.5369g六水硝酸镧溶于100ml蒸馏水中，加入0.4468g尿素和10ml乙醇并进行搅拌，待完全溶解后装入反应釜置于烘箱保温，温度为150℃，时间为15h。
步骤三、将步骤二中反应完成后含稀土氧化物的水溶液添加到步骤一中的混合溶液中并进行充分的机械搅拌、蒸发结晶，温度为80℃，期间不断进行机械搅拌，随后将结晶体放入烘箱进行烘干处理，温度100℃，保温时间2h。
步骤四、将步骤三所得复合粉末放置管式炉中加热，加热温度为350℃，升温速率为10℃/min，保温时间为60min，煅烧过程中不断通入氩气(氩气流量为2L/min)，以便获得MoO3、Re2O7、C、La2O3；
步骤五、将煅烧后的粉体材料升高至550℃进行碳热还原处理，升温速率为10℃/min，保温90min，保温期间碳将MoO3还原成MoO2或Mo4O11，Re2O7被还原成Re的低氧化物ReO3或ReO2，碳热还原过程中仍然通入氩气；
步骤六、碳热还原处理后的粉体随即以10℃/min升温至850℃，将氩气切换为氢气进行深度还原，氢气流量为4L/min，保温120min，随炉冷却至室温，最终获得16.3g超细钼铼合金粉，粉末粒径达到亚微米级别，如图3所示。
对钼铼合金粉体进行EDS面扫描，可知钼铼合金成分分布均一，如图4所示。
实施例5
步骤一、按照钼铼合金的设计成分Mo50Re50进行配比，称取20.42g钼酸铵溶解于150ml去离子水中；称取14.4g铼酸铵溶解于100ml去离子水中，两溶液分别置于80℃的水浴锅中进行磁力搅拌，随后将两溶液混合搅拌；按照还原剂C/(Mo+Re)摩尔比为0.5配比葡萄糖，称取葡萄糖2.37g溶解于混合溶液中，并加入0.3719g的PEG和0.3719g的PVP充分搅拌均匀。
步骤二、制备稀土氧化物La2O3添加量为1wt％，将0.5369g六水硝酸镧溶于100ml蒸馏水中，加入0.4468g尿素和10ml乙醇并进行搅拌，待完全溶解后装入反应釜置于烘箱保温，温度为140℃，时间为18h。
步骤三、将步骤二中反应完成后含稀土氧化物的水溶液添加到步骤一中的混合溶液中并进行充分的机械搅拌、蒸发结晶，温度为85℃，期间不断进行机械搅拌，随后将结晶体放入烘箱进行烘干处理，温度100℃，保温时间2h。
步骤四、将步骤三所得复合粉末放置管式炉中加热，加热温度为360℃，升温速率为10℃/min，保温时间为60min，煅烧过程中不断通入氩气(氩气流量为2L/min)，以便获得MoO3、Re2O7、C、La2O3；
步骤五、将煅烧后的粉体材料升高至600℃进行碳热还原处理，升温速率为10℃/min，保温90min，保温期间碳将MoO3还原成MoO2或Mo4O11，Re2O7被还原成Re的低氧化物ReO3或ReO2，碳热还原过程中仍然通入氩气；
步骤六、碳热还原处理后的粉体随即以10℃/min升温至850℃，将氩气切换为氢气进行深度还原，氢气流量为4L/min，保温120min，随炉冷却至室温，最终获得16.7g超细钼铼合金粉，粉末粒径达到亚微米级别，如图3所示。
对钼铼合金粉体进行EDS面扫描，可知钼铼合金成分分布均一，如图4所示。
实施例6
步骤一、按照钼铼合金的设计成分Mo50Re50进行配比，称取20.42g钼酸铵溶解于150ml去离子水中；称取14.4g铼酸铵溶解于100ml去离子水中，两溶液分别置于80℃的水浴锅中进行磁力搅拌，随后将两溶液混合搅拌；按照还原剂C/(Mo+Re)摩尔比为0.8配比葡萄糖，称取葡萄糖3.79g溶解于混合溶液中，并加入0.3861g的PEG和0.3861g的PVP充分搅拌均匀。
步骤二、制备稀土氧化物La2O3添加量为1wt％，将0.5369g六水硝酸镧溶于100ml蒸馏水中，加入0.4468g尿素和10ml乙醇并进行搅拌，待完全溶解后装入反应釜置于烘箱保温，温度为160℃，时间为14h。
步骤三、将步骤二中反应完成后含稀土氧化物的水溶液添加到步骤一中的混合溶液中并进行充分的机械搅拌、蒸发结晶，温度为85℃，期间不断进行机械搅拌，随后将结晶体放入烘箱进行烘干处理，温度100℃，保温时间2h。
步骤四、将步骤三所得复合粉末放置管式炉中加热，加热温度为360℃，升温速率为10℃/min，保温时间为60min，煅烧过程中不断通入氩气(氩气流量为2L/min)，以便获得MoO3、Re2O7、C、La2O3；
步骤五、将煅烧后的粉体材料升高至650℃进行碳热还原处理，升温速率为10℃/min，保温90min，保温期间碳将MoO3还原成MoO2或Mo4O11，Re2O7被还原成Re的低氧化物ReO3或ReO2，碳热还原过程中仍然通入氩气；
步骤六、碳热还原处理后的粉体随即以10℃/min升温至900℃，将氩气切换为氢气进行深度还原，氢气流量为4L/min，保温120min，随炉冷却至室温，最终获得17.1g超细钼铼合金粉，粉末粒径达到亚微米级别，如图3所示。
对钼铼合金粉体进行EDS面扫描，可知钼铼合金成分分布均一，如图4所示。
综上所述，通过水热和蒸发结晶复合湿化学法可成功制备稀土氧化物掺杂钼铼合金粉体。获得的复合粉体的成分均匀，粉末粒径细小、掺杂的氧化物纳米颗粒分布均匀，烧结活性高，烧结致密度高，适宜用于低温烧结制备纳米结构氧化物弥散强化钼铼合金，通过实施例表明了本发明方法的可行性和科学性。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换或直接或间接运用在相关的技术领域，均应包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种稀土氧化物掺杂钼铼合金粉体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、按照钼铼合金的设计成分MoXReY进行配比并溶解于去离子水，加入适量的葡萄糖做还原剂、加入适量的表面活性剂和分散剂并搅拌均匀得到混合溶液；其中X和Y分别代表钼铼合金中钼元素和铼元素的质量分数，根据合金成分任意调整，Y的比例不超过51％；
步骤二、利用水热法制备稀土氧化物前驱体，首先将稀土盐溶解于去离子水中，加入适量的尿素和无水乙醇，待完全溶解后装入反应釜置于烘箱保温；
步骤三、将步骤二水热反应完成后含稀土氧化物前驱体的水溶液添加到步骤一中的混合溶液中，随后进行充分的搅拌、蒸发结晶，结晶体经烘干后得到复合粉末；
步骤四、将步骤三中所得到的复合粉末进行煅烧分解处理，即将蒸发得到的结晶体放置管式炉中加热，在惰性气氛条件下进行煅烧处理；
步骤五、将煅烧后的粉体在高温下进行碳热还原处理，还原条件为惰性气氛；
步骤六、碳热还原处理后的粉体进一步升高温度，将惰性气体切换为还原气体-氢气，保温一定时间，随炉冷却至室温，最终获得稀土氧化物掺杂超细钼铼合金粉。
2.根据权利要求1所述的一种稀土氧化物掺杂钼铼合金粉体的制备方法，其特征在于，步骤一使用的钼源为钼酸铵，铼源为铼酸铵，作为还原剂的碳源为葡萄糖，碳元素的比例如下：碳/(钼+铼)的摩尔比为0.4-0.8，分散剂和表面活性剂分别为PEG、PVP，加入质量为碳源和钼酸铵-铼酸铵总质量的0.2％-1.2％。
3.根据权利要求1所述的一种稀土氧化物掺杂钼铼合金粉体的制备方法，其特征在于，步骤二中稀土氧化物为Y2O3、La2O3或CeO2,其中稀土盐为稀土元素的硝酸盐或氯盐，稀土元素与尿素的摩尔比为1∶6，无水乙醇添加量为溶液体积分数的10％，水热温度140-160℃，保温时间12-20h。
4.根据权利要求1所述的一种稀土氧化物掺杂钼铼合金粉体的制备方法，其特征在于，步骤三中蒸发结晶温度为80-90℃，烘干温度为100℃，烘干时间2h。
5.根据权利要求1所述的一种稀土氧化物掺杂钼铼合金粉体的制备方法，其特征在于，步骤四中将步骤三得到的复合粉体放置管式炉中，并通入氩气加热至350-400℃并保温30-90min进行煅烧处理，煅烧获得钼、铼元素的氧化物MoO3、Re2O7，稀土氧化物前驱体分解为相应的氧化物Y2O3、La2O3或CeO2，同时将有机碳分解为无机碳，加热速率5-10℃/min，氩气流量1-4L/min。
6.根据权利要求1所述的一种稀土氧化物掺杂钼铼合金粉体的制备方法，其特征在于，步骤五中碳热还原的温度区间范围为400-650℃，升温速率为5-10℃/min，保温时间为60-120min，保温过程中，MoO3被碳还原成MoO2或Mo4O11，Re2O7被还原成Re的低氧化物ReO3或ReO2。
7.根据权利要求1所述的一种稀土氧化物掺杂钼铼合金粉体的制备方法，其特征在于，步骤六中所述氢气深度还原过程，加热温度为800-1000℃，保温时间60-180min，升温速率为5-10℃/min，氢气流量2-4L/min。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115533112A (zh) * | 2022-10-17 | 2022-12-30 | 北京工业大学 | 一种复合稀土钨/钼酸盐共晶细化难熔金属的方法 |
| CN115740475A (zh) * | 2022-11-11 | 2023-03-07 | 中国恩菲工程技术有限公司 | 纳米钼粉及其制备方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5868876A (en) * | 1996-05-17 | 1999-02-09 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | High-strength, creep-resistant molybdenum alloy and process for producing the same |
| US6102979A (en) * | 1998-08-28 | 2000-08-15 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Oxide strengthened molybdenum-rhenium alloy |
| CN102626785A (zh) * | 2012-04-27 | 2012-08-08 | 北京科技大学 | 一种制备稀土氧化物掺杂钨粉的方法 |
| CN103008676A (zh) * | 2013-01-15 | 2013-04-03 | 北京科技大学 | 一种高分散超细钼基粉末的制备方法 |
| CN111112641A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-05-08 | 重庆材料研究院有限公司 | 纳米钼铼合金粉末的制备方法 |
| CN111206164A (zh) * | 2020-03-26 | 2020-05-29 | 中南大学 | 一种高性能超细晶钼镧合金的制备方法 |
| CN113278837A (zh) * | 2021-05-17 | 2021-08-20 | 合肥工业大学 | 一种高致密度Y2O3掺杂W-Re合金的制备方法 |
| CN114029496A (zh) * | 2021-10-12 | 2022-02-11 | 南昌大学 | 一种新型超细钼铼合金粉的制备方法 |
-
2022
- 2022-03-31 CN CN202210333503.5A patent/CN114799191A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5868876A (en) * | 1996-05-17 | 1999-02-09 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | High-strength, creep-resistant molybdenum alloy and process for producing the same |
| US6102979A (en) * | 1998-08-28 | 2000-08-15 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Oxide strengthened molybdenum-rhenium alloy |
| CN102626785A (zh) * | 2012-04-27 | 2012-08-08 | 北京科技大学 | 一种制备稀土氧化物掺杂钨粉的方法 |
| CN103008676A (zh) * | 2013-01-15 | 2013-04-03 | 北京科技大学 | 一种高分散超细钼基粉末的制备方法 |
| CN111112641A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-05-08 | 重庆材料研究院有限公司 | 纳米钼铼合金粉末的制备方法 |
| CN111206164A (zh) * | 2020-03-26 | 2020-05-29 | 中南大学 | 一种高性能超细晶钼镧合金的制备方法 |
| CN113278837A (zh) * | 2021-05-17 | 2021-08-20 | 合肥工业大学 | 一种高致密度Y2O3掺杂W-Re合金的制备方法 |
| CN114029496A (zh) * | 2021-10-12 | 2022-02-11 | 南昌大学 | 一种新型超细钼铼合金粉的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| LIYING YAO等: "Fabrication of Mo-Y2O3 alloys using hydrothermal synthesis and spark plasma sintering", 《INTERNATIONAL JOURNAL OF REFRACTORY METALS AND HARD》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115533112A (zh) * | 2022-10-17 | 2022-12-30 | 北京工业大学 | 一种复合稀土钨/钼酸盐共晶细化难熔金属的方法 |
| CN115533112B (zh) * | 2022-10-17 | 2023-10-20 | 北京工业大学 | 一种复合稀土钨/钼酸盐共晶细化难熔金属的方法 |
| CN115740475A (zh) * | 2022-11-11 | 2023-03-07 | 中国恩菲工程技术有限公司 | 纳米钼粉及其制备方法 |
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