钼及钼合金粉末冶金技术研究现状与发展.doc

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1、钼及钼合金粉末冶金技术研究现状与发展系统总结了钼及钼合金粉末冶金技术的研究进展和工业应用现状。分别论述了钼粉末冶金理论、超细（纳米）钼粉、大粒度（和高流动性）钼粉、高纯钼粉、新型钼成型技术、新型钼烧结技术、钼粉末冶金过程数值模拟技术等7个研究方向的技术原理、技术特点、设备结构和工业应用现状，并分析其发展前景。钼及钼合金具有高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。本文系统总结钼及钼合金粉末冶金技术的原理、

2、技术特点、设备结构和工业应用现状，并分析其发展前景。1钼粉末制备技术发展随着汽车、电子、航空、航天等行业的日益发展，对钼粉末冶金制品的质量要求越来越高，因而要求钼粉原料在化学成分、物理形貌、平均粒度、粒度分布、松装密度、流动性等诸多方面具有更加优异的性能指标，钼粉朝着高纯、超细、成分可调的方向发展，从而对其制备理论和制备技术提出了更高的要求。1.1钼粉还原理论研究钼粉的制取过程是一个包括钼酸铵到MoO3、MoO到MoO2、MoO2到钼粉等3个独立化学反应，经历一系列复杂的相变过程，涉及钼酸铵原料以及MoO3、MoO2、钼蓝等中间钼氧化产物的形

3、貌、尺寸、结构、性能等诸多因素的极其复杂的物理化学过程。目前，已基本明确MoO3到Mo的还原过程动力学机制，即：MoO3到MoO2阶段反应过程符合核破裂模型，MoO2到Mo阶段反应符合核缩减模型；MoO2到Mo阶段反应有两种方式，低露点气氛时通过假晶转变，高露点气氛时通过化学气相迁移。但对MoO3到MoO2阶段的反应方式尚未形成一致看法，Sloczynski［1］认为MoO3到MoO2的还原是以Mo4O11为中间产物的连续反应，Ressler等［2］认为在还原过程中，MoO3首先吸附氢原子［H］生成HxMoO3，然后HxMoO3释放所吸附的［H

4、］转变为MoO3和MoO22种产物，随着温度上升MoO2不断长大，而转变成的中间态MoO3进一步还原为Mo4O11，进而还原成MoO2。国内尹周澜等、刘心宇等、潘叶金等［4］在这一领域也进行了一定工作，但未见到较完善的物理模型和数学模型的报导。1.2超细（纳米）钼粉制备技术研究目前，制备超细钼粉的方法主要有：蒸发态三氧化钼还原法、活化还原法和十二钼酸铵氢气还原法。纳米钼粉的制备方法主要有：微波等离子法、电脉冲放电等。（1）蒸发态三氧化钼还原法蒸发态三氧化钼还原法［5~6］，是将MoO3粉末（纯度达99.9％）装在钼舟上，置于1300～15

5、00℃的预热炉中蒸发成气态，在流量为150mL/min的H2-N2气体和流量为400mL/min的H2的混合气流的夹载下，MoO3蒸气进入反应区，通过还原成为超细钼粉。该方法可获得粒径为40~70nm的均匀球形颗粒钼粉，但其工艺参数控制比较困难，其中，MoO3-N2和H2-N2气流的混合温度以及MoO3成分都对粉末粒度的影响很大。（2）活化还原法活化还原法［5］以七钼酸铵（APM）为原料，在NH4Cl的催化作用下，通过还原过程制备超细钼粉，还原过程中NH4Cl完全挥发。其还原过程大致分为氯化铵加热分解、APM分解成氧化钼、MoO3和HC

6、l反应生成7MoO2Cl2、MoO2Cl2被氢气还原为超细钼粉等4个阶段。总反应式为：NH4Cl+(NH4)6Mo7O24?4H2O=HCl+7NH3+28H2O+7Mo。该方法比传统方法的还原温度降低约200～300℃，而且只使用一次还原过程，工艺较简单。此方法制备的钼粉平均粒度为0.1μm，且粉末具有良好的烧结性能。韩国岭南大学提出了相似方法，只是所用原料为高纯MoO3。（3）十二钼酸铵氢气还原法十二钼酸铵氢气还原法［4］是将十二钼酸铵在镍合金舟中，并置于管式炉中，在530℃下用氢气还原，然后再在900℃下用氢气还原

7、，可制出比表面积为3.0m2/g以上的钼粉，这种钼粉的粒度为900nm左右。该方法仅有工艺过程描述，未见到过程机制的分析，其可行性尚未可知。（4）羰基热分解法羟基法［5］是以羟基钼为原料，在常压和350～1000℃的温度及N2气氛下，对羟基钼料进行蒸气热分解处理。由于羟基化合物分解后，在气相中状态下完成形核、结晶、晶核长大，所以制备的钼粉颗粒较细，平均粒度为1～2μm。利用羟基法制得的钼粉具有很高的化学纯度和良好的烧结性。（5）微波等离子法微波等离子法［5］利用羟基热解的原理制取钼粉。微波等离子装置利用高频电磁振荡微波击穿N2等反应

8、气体，形成高温微波等离子体，进而使Mo(CO)6在N2等离子体气氛下热解产生粒度均匀一致的纳米级钼粉，该装置可以将生成的CO立即