鉬及鉬合金粉末冶金技術研究現狀與發(fā)展.doc

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1、鉬及鉬合金粉末冶金技術研究現狀與發(fā)展系統(tǒng)總結了鉬及鉬合金粉末冶金技術的研究進展和工業(yè)應用現狀。分別論述了鉬粉末冶金理論、超細（納米）鉬粉、大粒度（和高流動性）鉬粉、高純鉬粉、新型鉬成型技術、新型鉬燒結技術、鉬粉末冶金過程數值模擬技術等7個研究方向的技術原理、技術特點、設備結構和工業(yè)應用現狀，并分析其發(fā)展前景。鉬及鉬合金具有高的高溫強度和高溫硬度，良好的導熱性和導電性，低的熱膨脹系數，優(yōu)異的耐磨性和抗腐蝕性，被廣泛應用于航天航空、能源電力、微電子、生物醫(yī)藥、機械加工、醫(yī)療器械、照明、玻纖、國防建設等領域。本文系統(tǒng)總結鉬及鉬合金粉末冶金技術的原理、

2、技術特點、設備結構和工業(yè)應用現狀，并分析其發(fā)展前景。1鉬粉末制備技術發(fā)展隨著汽車、電子、航空、航天等行業(yè)的日益發(fā)展，對鉬粉末冶金制品的質量要求越來越高，因而要求鉬粉原料在化學成分、物理形貌、平均粒度、粒度分布、松裝密度、流動性等諸多方面具有更加優(yōu)異的性能指標，鉬粉朝著高純、超細、成分可調的方向發(fā)展，從而對其制備理論和制備技術提出了更高的要求。1.1鉬粉還原理論研究鉬粉的制取過程是一個包括鉬酸銨到MoO3、MoO到MoO2、MoO2到鉬粉等3個獨立化學反應，經歷一系列復雜的相變過程，涉及鉬酸銨原料以及MoO3、MoO2、鉬藍等中間鉬氧化產物的形

3、貌、尺寸、結構、性能等諸多因素的極其復雜的物理化學過程。目前，已基本明確MoO3到Mo的還原過程動力學機制，即：MoO3到MoO2階段反應過程符合核破裂模型，MoO2到Mo階段反應符合核縮減模型；MoO2到Mo階段反應有兩種方式，低露點氣氛時通過假晶轉變，高露點氣氛時通過化學氣相遷移。但對MoO3到MoO2階段的反應方式尚未形成一致看法，Sloczynski［1］認為MoO3到MoO2的還原是以Mo4O11為中間產物的連續(xù)反應，Ressler等［2］認為在還原過程中，MoO3首先吸附氫原子［H］生成HxMoO3，然后HxMoO3釋放所吸附的［H

4、］轉變?yōu)镸oO3和MoO22種產物，隨著溫度上升MoO2不斷長大，而轉變成的中間態(tài)MoO3進一步還原為Mo4O11，進而還原成MoO2。國內尹周瀾等、劉心宇等、潘葉金等［4］在這一領域也進行了一定工作，但未見到較完善的物理模型和數學模型的報導。1.2超細（納米）鉬粉制備技術研究目前，制備超細鉬粉的方法主要有：蒸發(fā)態(tài)三氧化鉬還原法、活化還原法和十二鉬酸銨氫氣還原法。納米鉬粉的制備方法主要有：微波等離子法、電脈沖放電等。（1）蒸發(fā)態(tài)三氧化鉬還原法蒸發(fā)態(tài)三氧化鉬還原法［5~6］，是將MoO3粉末（純度達99.9％）裝在鉬舟上，置于1300～15

5、00℃的預熱爐中蒸發(fā)成氣態(tài)，在流量為150mL/min的H2-N2氣體和流量為400mL/min的H2的混合氣流的夾載下，MoO3蒸氣進入反應區(qū)，通過還原成為超細鉬粉。該方法可獲得粒徑為40~70nm的均勻球形顆粒鉬粉，但其工藝參數控制比較困難，其中，MoO3-N2和H2-N2氣流的混合溫度以及MoO3成分都對粉末粒度的影響很大。（2）活化還原法活化還原法［5］以七鉬酸銨（APM）為原料，在NH4Cl的催化作用下，通過還原過程制備超細鉬粉，還原過程中NH4Cl完全揮發(fā)。其還原過程大致分為氯化銨加熱分解、APM分解成氧化鉬、MoO3和HC

6、l反應生成7MoO2Cl2、MoO2Cl2被氫氣還原為超細鉬粉等4個階段?？偡磻綖椋篘H4Cl+(NH4)6Mo7O24?4H2O=HCl+7NH3+28H2O+7Mo。該方法比傳統(tǒng)方法的還原溫度降低約200～300℃，而且只使用一次還原過程，工藝較簡單。此方法制備的鉬粉平均粒度為0.1μm，且粉末具有良好的燒結性能。韓國嶺南大學提出了相似方法，只是所用原料為高純MoO3。（3）十二鉬酸銨氫氣還原法十二鉬酸銨氫氣還原法［4］是將十二鉬酸銨在鎳合金舟中，并置于管式爐中，在530℃下用氫氣還原，然后再在900℃下用氫氣還原

7、，可制出比表面積為3.0m2/g以上的鉬粉，這種鉬粉的粒度為900nm左右。該方法僅有工藝過程描述，未見到過程機制的分析，其可行性尚未可知。（4）羰基熱分解法羥基法［5］是以羥基鉬為原料，在常壓和350～1000℃的溫度及N2氣氛下，對羥基鉬料進行蒸氣熱分解處理。由于羥基化合物分解后，在氣相中狀態(tài)下完成形核、結晶、晶核長大，所以制備的鉬粉顆粒較細，平均粒度為1～2μm。利用羥基法制得的鉬粉具有很高的化學純度和良好的燒結性。（5）微波等離子法微波等離子法［5］利用羥基熱解的原理制取鉬粉。微波等離子裝置利用高頻電磁振蕩微波擊穿N2等反應

8、氣體，形成高溫微波等離子體，進而使Mo(CO)6在N2等離子體氣氛下熱解產生粒度均勻一致的納米級鉬粉，該裝置可以將生成的CO立即