权利要求

1.一种氧化物弥散强化钨合金复合粉末的制备方法，其特征在于，包括：将第二相掺杂金属盐溶液和含钨酸盐溶液混合，进行复合共沉积，得到钨合金复合前驱体粉末;将所述钨合金复合前驱体粉末进行煅烧还原;所述第二相掺杂金属盐溶液为碱性，所述含钨酸盐溶液为酸性。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含钨酸盐为仲钨酸铵和/或偏钨酸铵，优选为仲钨酸铵;

和/或，所述第二相掺杂金属盐包括Zr(NO3)4·5H2O、Er(NO3)3·6H2O、Y(NO3)3·6H2O、La(NO3)3·6H2O中的一种或多种。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，还包括：制备第二相掺杂金属盐溶液，优选所述第二相掺杂金属盐溶液的pH调节为8~10;

和/或，制备含钨酸盐溶液，优选所述含钨酸盐溶液的pH调节至0.3~1。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第二相掺杂金属盐溶液的制备包括：将第二相掺杂金属盐溶解于去离子水中，然后加入浓度为25%~28%的氨水调节pH至8~10;

和/或，所述含钨酸盐溶液的制备包括：将仲钨酸铵溶解于去离子水中，然后加入浓度为60%~70%的浓硝酸调节pH至0.3~1。

5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，包括：将所述第二相掺杂金属盐溶液和所述含钨酸盐溶液混合，反应20~40min，加入0.8~1.2倍体积的无水乙醇继续反应2~3h，然后进行离心处理和干燥。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述干燥的温度为60~70℃，时间为12~14h。

7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，包括将所述纳米级前驱体粉末进行煅烧和两步氢气还原。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为500~600℃，时间为2~3h;

和/或，所述两步氢气还原中，氢气流速为200~300mL/min，在600~700℃的条件下保温2~3h，然后在800~900℃的条件下保温3~4h。

9.权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到的氧化物弥散强化钨合金复合粉末。

10.权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到的氧化物弥散强化钨合金复合粉末或权利要求9所述的氧化物弥散强化钨合金复合粉末在制备可控核聚变装置中面向等离子体部件中的应用。

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及纳米材料技术领域，具体涉及一种氧化物弥散强化钨合金复合粉末及其制备方法和应用。

背景技术

[0002]钨是一种典型的难熔金属，具有体心立方(BCC)晶体结构。钨及其钨合金具有低物理溅射率、低氘氚滞留、高熔点、高热导率以及在极端服役环境下的低热膨胀系数等优异的机械和物理性能，在许多领域都有着广泛的应用，是目前最受关注的可控核聚变装置中面向等离子体材料之一。

[0003]但是钨材料表现出多种脆性行为，包括低温脆性、再结晶脆性以及辐照脆性。这些脆性问题是制约限制其实际工程应用的关键难题。为了改善钨的脆性，提高其力学性能，现有技术通过在钨基体中掺杂少量的稀土元素氧化物钉扎晶界有效抑制钨晶粒的生长，细化晶粒减少杂质元素富集。粒度细小且氧化物弥散相颗粒分布均匀、细化的高质量复合粉末是制备高性能氧化物弥散强化钨合金的关键，但是目前采用传统共沉积方法制备的复合粉末存在晶粒尺寸和氧化物弥散相颗粒分布不均匀的现象，对钨合金的强韧性改善效果有限。此外，高能球磨能够实现机械合金化，改善弥散相的均匀分布，但是球磨过程中易引入其他杂质;水热合成法能够制备成分均匀且纯度较高的氧化物弥散强化钨合金复合粉末，但是其对设备要求高且反应时间较长，不利于工业化批量制备。

[0004]鉴于此，提出本发明。

发明内容

[0005]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种氧化物弥散强化钨合金复合粉末及其制备方法和应用。本发明提供制备氧化物弥散强化钨合金复合粉末的方法，该方法流程简洁高效、可操作性强、利于批量化制备，所得钨合金复合粉体粒度细小且第二相氧化物弥散相颗粒分布均匀，适用于多种高质量氧化物弥散强化钨合金复合粉末制备，均匀分布的第二相氧化物颗粒有效抑制钨晶粒的生长，通过制备高质量钨合金复合粉末有望进一步提升烧结后钨合金强韧性，为可控核聚变装置中面向等离子体部件用高性能钨合金制备提供科学支撑。

[0006]第一方面，本发明提供一种氧化物弥散强化钨合金复合粉末的制备方法，其包括：将第二相掺杂金属盐溶液和含钨酸盐溶液混合，进行复合共沉积，得到钨合金复合前驱体粉末;将所述钨合金复合前驱体粉末进行煅烧还原;所述第二相掺杂金属盐溶液为碱性，所述含钨酸盐溶液为酸性。本发明以含钨酸盐和第二相掺杂金属盐为原料，将碱性条件下的第二相掺杂金属盐溶液与调酸后的含钨酸盐溶液混合，实现复合共沉积制备氧化物弥散强化钨合金复合前驱体粉末，能够很好地制备高质量氧化物弥散强化钨合金复合粉末，本发明方法工艺简便、高效且具有可操作性强等优势，适合批量化生产，通过优化的复合共沉积法，并进行煅烧还原，制备出细小且均匀分布的氧化物弥散强化钨合金复合粉末，有效抑制了钨晶粒的生长，从而有助于提高合金的强韧性。本发明提供高性能氧化物弥散强化钨合金复合粉末特别适用于可控核聚变装置中面向等离子体部件的高性能钨合金制备。

[0007]作为优选，所述含钨酸盐为仲钨酸铵(APT)和/或偏钨酸铵(AMT)，优选为仲钨酸铵;和/或，所述第二相掺杂金属盐包括Zr(NO3)4·5H2O、Er(NO3)3·6H2O、Y(NO3)3·6H2O、La(NO3)3·6H2O中的一种或多种，优选为Zr(NO3)4·5H2O和/或Er(NO3)3·6H2O。本发明中，采用的第二相掺杂金属盐通过所述方法能够更好的实现复合共沉积制备氧化物弥散强化钨合金复合前驱体粉末，并形成细小、均匀分布的氧化物弥散相，进一步细化氧化物弥散强化钨合金复合粉末粒度，有助于改善氧化物弥散强化钨合金的强韧性。同时，采用调酸后的仲钨酸铵作为钨源，能够更好地进行溶解，并通过与调碱后的第二相掺杂金属盐溶液的均匀混合，能够很好地进行沉淀反应，控制离子沉积速率，而且本发明的制备工艺能采用更具市场竞争力的仲钨酸铵，在取得更好作用效果的同时还能够大幅降低成本，在复合共沉积过程中得到粒度更加细小且均匀的钨合金前驱体粉末，并进一步优化氧化物弥散相颗粒的分布均匀性，得到的氧化物弥散强化钨合金复合粉末有助于提高钨合金的强度和韧性等性能，提升其在极端服役工况下的稳定性与耐用性。

[0008]作为优选，氧化物弥散强化钨合金复合粉末中，第二相掺杂金属盐溶液形成的第二相氧化物颗粒所占质量分数为0.2%~1%。

[0009]进一步优选，还包括：制备第二相掺杂金属盐溶液，所述第二相掺杂金属盐溶液的pH调节为8~12优选8~10更优选10;和/或制备含钨酸盐溶液，所述含钨酸盐溶液的pH调节至≤1优选0.3~1。本发明中，通过调节特定碱性条件下的第二相掺杂金属盐溶液与特定酸性条件下的含钨酸盐混合，有助于实现复合共沉积，从而更好地控制离子沉淀速率和掺杂均匀性，不仅能够提高生产效率和降低成本，还能得到粒度细、氧化物弥散颗粒分布均匀的优质复合前驱体粉末。

[0010]作为优选，所述第二相掺杂金属盐溶液的制备包括：将第二相掺杂金属盐溶解于去离子水中，然后加入浓度为25%~28%的氨水调节pH至8~10，例如8.2、8.5、8.7、8.9、9.0、9.2、9.5、9.7、9.9、10等。

[0011]优选的，所述含钨酸盐溶液的制备包括：将仲钨酸铵溶解于去离子水中，然后加入浓度为60%~70%如64%、65%、66%等的浓硝酸调节pH至0.3~1，例如0.3、0.4、0.45、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、0.95等。本发明中，通过用氨水调节第二相掺杂金属盐溶液的pH至8~10，并用浓硝酸调节含钨酸盐溶液的pH至0.3~1，有助于在共沉淀过程中实现更高效的金属离子沉积的同时，确保氧化物弥散相颗粒的均匀分布与细化。优选条件下能够进一步优化微观结构，制备高质量钨合金复合粉末，尤其是在抑制钨晶粒生长及制备具有良好强韧性的高性能钨合金等方面发挥重要作用。

[0012]作为优选，包括：将所述第二相掺杂金属盐溶液和所述含钨酸盐溶液混合，反应20~40min，加入0.8~1.2倍体积的无水乙醇继续反应2~3h，然后进行离心处理和干燥。本发明中，通过碱性条件下的第二相掺杂金属盐溶液与酸性条件下的含钨酸盐溶液混合，反应20~40min后加入0.8~1.2倍体积的无水乙醇，继续反应2~3h，有助于抑制复合前驱体粉末的颗粒团聚，确保前驱体粉末的金属离子掺杂均匀性和细小粒度，进而提高钨合金复合粉末中氧化物弥散相颗粒的分布均匀性。并能够进一步优化粉末的微观结构，改善烧结后钨合金的强韧性能与高温稳定性。

[0013]作为优选实施例，称取一定比例的含钨酸盐(仲钨酸铵)和第二相掺杂金属盐(Zr(NO3)4·5H2O、Er(NO3)3·6H2O等)溶解于去离子水中，然后向金属盐溶液中加入25~28%氨水调碱至pH=8~12优选8~10，仲钨酸铵溶液中加入65%浓硝酸调酸至pH≤1优选0.3~1。最后将调酸后的含钨酸盐溶液加入到调碱后的第二相掺杂金属盐溶液中，反应20~40min后加入0.8~1.2倍体积的无水乙醇继续反应2~5h，将反应后的溶液进行离心处理，最后收集沉淀物干燥12~14h，得到所述钨合金复合前驱体粉末。

[0014]进一步优选，所述干燥的温度为60~70℃，时间为12~14h。

[0015]作为优选，包括将所述纳米级前驱体粉末进行煅烧和两步氢气还原。

[0016]进一步优选，所述煅烧的温度为400~700℃，时间为1~4h;所述两步氢气还原中，氢气流速为150~300mL/min，在500~800℃的条件下保温1~4h，后在700~1000℃的条件下保温2~5h。

[0017]进一步优选，将钨合金复合前驱体粉末放入马弗炉中，在500~600℃的条件下煅烧2~3h得到煅烧粉末;采用两步氢气还原工艺，氢气流速为200~250mL/min，在600~700℃的条件下保温2~3h，后在800~900℃的条件下保温3~4h。

[0018]本发明中，通过优化上述制备工艺参数，并结合复合共沉积工艺，能够有效控制前驱体粉末的粒度，显著提高氧化物弥散相颗粒分布的均匀性，制备得到高质量钨合金复合粉末，进一步改善烧结后钨合金的强韧性和高温热稳定性。

[0019]第二方面，本发明提供上述的制备方法制备得到的氧化物弥散强化钨合金复合粉末。

[0020]第三方面，本发明提供上述的制备方法制备得到的氧化物弥散强化钨合金复合粉末或上述的氧化物弥散强化钨合金复合粉末在制备可控核聚变装置中面向等离子体部件中的应用。

[0021]本发明的有益效果至少在于：本发明以仲钨酸铵和第二相掺杂金属盐为原料，通过复合共沉积法制备钨合金复合前驱体粉末，结合煅烧和还原工艺制备粒度细小且氧化物弥散相颗粒分布均匀、细化的高质量氧化物弥散强化钨合金复合粉末。相比于传统共沉积法和水热合成法制备的前驱体粉末经煅烧、还原后得到的钨合金复合粉末，粉体粒度细小且氧化物弥散相颗粒分布更均匀。本发明提供的方法可以简单、高效地制备氧化物弥散强化钨合金复合粉末，兼具成本低，可重复性强及适合批量化制备等优点。该方法为后期制备高性能氧化物弥散强化钨合金提供了很好的借鉴意义。

附图说明

[0022]为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0023]图1为本发明实施例1中前驱体和煅烧粉末的扫描电子显微镜表征结果;其中左图为前驱体粉末，右图为煅烧粉末。

[0024]图2为本发明实施例2中前驱体和煅烧粉末的扫描电子显微镜表征结果;其中左图为前驱体粉末，右图为煅烧粉末。

[0025]图3为本发明实施例2中煅烧粉末的扫描电子显微镜表征示意图和能谱分析结果。

[0026]图4为本发明实施例3中前驱体和煅烧粉末的扫描电子显微镜表征结果;其中左图为前驱体粉末，右图为煅烧粉末。

[0027]图5为本发明实施例4中前驱体和煅烧粉末的扫描电子显微镜表征结果;其中左图为前驱体粉末，右图为煅烧粉末。

[0028]图6为本发明对比例1中前驱体和煅烧粉末的扫描电子显微镜表征结果;其中左图为前驱体粉末，右图为煅烧粉末。

[0029]图7为本发明对比例2中前驱体和煅烧粉末的扫描电子显微镜表征结果;其中左图为前驱体粉末，右图为煅烧粉末。

[0030]图8为本发明实施例2中复合粉末的X射线衍射测试结果。

具体实施方式

[0031]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0032]在本发明中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本发明中具体公开。

[0033]本发明实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用装置、仪器、试剂等未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。涉及到的实验试剂和原料均为市售品，试剂均为分析纯产品。

[0034]实施例1

本实施例提供一种复合共沉积法制备的纳米级氧化铒弥散强化钨合金(W-0.5%Er2O3)复合粉末，具体配方如下：

表1 复合共沉积法制备W-0.5Er2O3前驱体粉末实验试剂及用量

[0035]将28.26g 仲钨酸铵APT溶于120 mL去离子水中，打开水浴磁力搅拌器调节其控制温度为25℃，搅拌速率为300rpm，并在烧杯中放入磁子置于水浴磁力搅拌器中用机械搅拌使APT溶液充分溶解分散。

[0036]称取0.24g Er(NO3)3·6H2O溶解于20mL去离子水中，同样打开水浴磁力搅拌器调节其控制温度为25℃，搅拌速率为200rpm，并在烧杯中放入磁子置于水浴磁力搅拌器中用机械搅拌使其溶液充分溶解分散。

[0037]然后向充分溶解的APT溶液中加入65%浓硝酸调节pH=0.45，形成白色悬浮液。同时，向Er(NO3)3·6H2O盐溶液中加入浓度27±1%的NH3·H2O调节pH=10形成玫红色胶束悬浮液。上述过程均在持续室温磁力搅拌下进行。

[0038]随后将调酸后的APT溶液加入到调碱后的Er盐溶液中，发生反应持续30min后，加入180mL无水乙醇继续反应3h，抑制颗粒团聚，使其充分反应。

[0039]反应结束后，停止磁力搅拌，将反应后的前驱体溶液放入离心机中转速3000rpm离心处理5min。收集沉淀物放入60℃干燥箱中干燥12h得到前驱体粉末。前驱体粉末进行扫描电子显微镜表征，将前驱体粉末在研钵中进行充分研磨后，将粉末放入马弗炉中550℃煅烧2h。煅烧粉末的扫描电子显微镜表征结果如图1所示。

[0040]最后将煅烧粉末放入管式炉中进行两步氢气还原，采用的还原制度为600℃、2h+800℃、3h，氢气流速280mL/min，最终得到W-Er2O3复合粉末。

[0041]实施例2

本实施例提供一种复合共沉积法制备的纳米级多元掺杂氧化物弥散强化钨合金(W-0.33%Zr-0.91%Er2O3)复合粉末，具体配方如下：

表2 复合共沉积法制备W-0.33%Zr-0.91%Er2O3前驱体粉末实验试剂及用量

[0042]多元掺杂Er、Zr元素预计与O结合生成Er4Zr3O12弥散相，基体中弥散相的最优体积分数为3.35%。按摩尔比[Er]:[Zr]=4:3，因此优选Zr和Er2O3的质量分数分别为0.33%和0.91%。

[0043]将27.40g 仲钨酸铵APT溶于120mL去离子水中，打开水浴磁力搅拌器调节其控制温度为25℃，搅拌速率为300rpm，并在烧杯中放入磁子置于水浴磁力搅拌器中用机械搅拌使APT溶液充分溶解分散。

[0044]称取0.26g Zr(NO3)4·5H2O和0.44g Er(NO3)3·6H2O溶解于20mL去离子水中，同样打开水浴磁力搅拌器调节其控制温度为25℃，搅拌速率为200rpm，并在烧杯中放入磁子置于水浴磁力搅拌器中用机械搅拌使其溶液充分溶解分散。

[0045]然后向充分溶解的APT溶液中加入65%浓硝酸调节pH=0.45，形成白色悬浮液。同时，向Zr(NO3)4·5H2O和Er(NO3)3·6H2O的混合盐溶液中加入适量的浓度27±1%的NH3·H2O调节pH=10形成玫红色胶束悬浮液。上述过程均在持续室温磁力搅拌下进行。

[0046]随后将调酸后的APT溶液加入到调碱后的Zr、Er混合盐溶液中，发生反应持续30min后，加入180mL无水乙醇继续反应3h，抑制颗粒团聚，使其充分反应。

[0047]反应结束后，停止磁力搅拌，将反应后的前驱体溶液放入离心机中转速3000rpm离心处理5min。收集沉淀物放入60℃干燥箱中干燥12h得到前驱体粉末。

[0048]将前驱体粉末在研钵中进行充分研磨后，将粉末放入马弗炉中550℃煅烧2h。最后将煅烧粉末放入管式炉中进行两步氢气还原，采用的还原制度为600℃、2h+800℃、3h，氢气流速280mL/min，最终得到W-Zr-Er2O3复合粉末。前驱体和煅烧粉末的扫描电子显微镜表征结果(左图为前驱体粉末，右图为煅烧粉末)如图2所示，煅烧粉末的扫描电子显微镜表征示意图和能谱分析结果如图3所示，复合粉末的X射线衍射测试结果如图8所示。实施例2效果最佳，其得到的前驱体粉末粒度明显更加细小，微观形貌以及掺杂金属元素分布的均匀性更好。

[0049]实施例3

采用同实施例2的方法，区别之处仅在于将APT溶液调酸pH值改为0.2。制备多元掺杂氧化物弥散强化钨合金(W-0.33%Zr-0.91%Er2O3)复合粉末，具体配方如下：

表3 复合共沉积法制备W-0.33%Zr-0.91%Er2O3前驱体粉末实验试剂及用量

[0050]多元掺杂Er、Zr元素预计与O结合生成Er4Zr3O12弥散相，基体中弥散相的最优体积分数为3.35%。按摩尔比[Er]:[Zr]=4:3，因此优选Zr和Er2O3的质量分数分别为0.33%和0.91%。

[0051]将27.40g 仲钨酸铵APT溶于120mL去离子水中，打开水浴磁力搅拌器调节其控制温度为25℃，搅拌速率为300rpm，并在烧杯中放入磁子置于水浴磁力搅拌器中用机械搅拌使APT溶液充分溶解分散。

[0052]称取0.26g Zr(NO3)4·5H2O和0.44g Er(NO3)3·6H2O溶解于20mL去离子水中，同样打开水浴磁力搅拌器调节其控制温度为25℃，搅拌速率为200rpm，并在烧杯中放入磁子置于水浴磁力搅拌器中用机械搅拌使其溶液充分溶解分散。

[0053]然后向充分溶解的APT溶液中加入65%浓硝酸调节pH=0.2，形成白色悬浮液。同时，向Zr(NO3)4·5H2O和Er(NO3)3·6H2O的混合盐溶液中加入适量的浓度27±1%的NH3·H2O调节pH=10形成玫红色胶束悬浮液。上述过程均在持续室温磁力搅拌下进行。

[0054]随后将调酸后的APT溶液加入到调碱后的Zr、Er混合盐溶液中，发生反应持续30min后，加入180mL无水乙醇继续反应3h，抑制颗粒团聚，使其充分反应。

[0055]反应结束后，停止磁力搅拌，将反应后的前驱体溶液放入离心机中转速3000rpm离心处理5min。收集沉淀物放入60℃干燥箱中干燥12h得到前驱体粉末。

[0056]将前驱体粉末在研钵中进行充分研磨后，将粉末放入马弗炉中550℃煅烧2h。前驱体粉末和煅烧粉末扫描电子显微镜表征结果如图4所示。

[0057]最后将煅烧粉末放入管式炉中进行两步氢气还原，采用的还原制度为600℃、2h+800℃、3h，氢气流速280mL/min，最终得到W-Zr-Er2O3复合粉末。

[0058]实施例4

采用同实施例2的方法，区别之处仅在于将Er(NO3)3·6H2O溶液调碱pH值改为12。制备多元掺杂氧化物弥散强化钨合金(W-0.33%Zr-0.91%Er2O3)复合粉末，具体配方如下：

表4复合共沉积法制备W-0.33%Zr-0.91%Er2O3前驱体粉末实验试剂及用量

[0059]多元掺杂Er、Zr元素预计与O结合生成Er4Zr3O12弥散相，基体中弥散相的最优体积分数为3.35%。按摩尔比[Er]:[Zr]=4:3，因此优选Zr和Er2O3的质量分数分别为0.33%和0.91%。

[0060]将27.40g 仲钨酸铵APT溶于120mL去离子水中，打开水浴磁力搅拌器调节其控制温度为25℃，搅拌速率为300rpm，并在烧杯中放入磁子置于水浴磁力搅拌器中用机械搅拌使APT溶液充分溶解分散。

[0061]称取0.26g Zr(NO3)4·5H2O和0.44g Er(NO3)3·6H2O溶解于20mL去离子水中，同样打开水浴磁力搅拌器调节其控制温度为25℃，搅拌速率为200rpm，并在烧杯中放入磁子置于水浴磁力搅拌器中用机械搅拌使其溶液充分溶解分散。

[0062]然后向充分溶解的APT溶液中加入65%浓硝酸调节pH=0.45，形成白色悬浮液。同时，向Zr(NO3)4·5H2O和Er(NO3)3·6H2O的混合盐溶液中加入适量的浓度27±1%的NH3·H2O调节pH=12形成玫红色胶束悬浮液。上述过程均在持续室温磁力搅拌下进行。

[0063]随后将调酸后的APT溶液加入到调碱后的Zr、Er混合盐溶液中，发生反应持续30min后，加入180mL无水乙醇继续反应3h，抑制颗粒团聚，使其充分反应。

[0064]反应结束后，停止磁力搅拌，将反应后的前驱体溶液放入离心机中转速3000rpm离心处理5min。收集沉淀物放入60℃干燥箱中干燥12h得到前驱体粉末。

[0065]将前驱体粉末在研钵中进行充分研磨后，将粉末放入马弗炉中550℃煅烧2h。前驱体粉末和煅烧粉末扫描电子显微镜表征结果如图5所示。

[0066]最后将煅烧粉末放入管式炉中进行两步氢气还原，采用的还原制度为600℃、2h+800℃、3h，氢气流速280mL/min，最终得到W-Zr-Er2O3复合粉末。

[0067]对比例1

本对比例提供一种水热合成法制备的氧化铒弥散强化钨合金(W-0.5Er2O3)复合粉末，具体配方如下：

表5水热合成法制备W-0.5%Er2O3前驱体粉末实验试剂及用量

[0068]将26.67g 偏钨酸铵AMT溶于120 mL去离子水中，打开水浴磁力搅拌器调节其控制温度为25℃，搅拌速率为300rpm，并在烧杯中放入磁子置于水浴磁力搅拌器中用机械搅拌使AMT溶液充分溶解分散。

[0069]称取0.24g Er(NO3)3·6H2O溶解于10mL去离子水中，同样打开水浴磁力搅拌器调节其控制温度为25℃，搅拌速率为200rpm，并在烧杯中放入磁子置于水浴磁力搅拌器中用机械搅拌使其溶液充分溶解分散。

[0070]然后将Er(NO3)3·6H2O盐溶液滴入到AMT溶液中，使溶液充分混合。向混合溶液中加入5mL 65%浓硝酸调节pH=1，上述过程均在持续室温磁力搅拌下进行。随后将配置好的前驱体溶液倒入高压反应釜的聚四氟乙烯内衬中，填充度为80%。最后将反应釜放入马弗炉中温度170℃，保温时间20h。

[0071]反应完成后，高压反应釜自然冷却至室温。收集内衬中的沉淀物放入60℃干燥箱中干燥12h得到前驱体粉末。

[0072]将前驱体粉末在研钵中进行充分研磨后，将粉末放入马弗炉中550℃煅烧2h。前驱体粉末和煅烧粉末扫描电子显微镜表征结果如图6所示，该对比例与本发明实施例相比效果明显较差。

[0073]最后将煅烧粉末放入管式炉中进行两步氢气还原，采用的还原制度为600℃、2h+800℃、3h，氢气流速280mL/min，最终得到W-Er2O3复合粉末。

[0074]对比例2

本对比例提供一种水热合成法制备的多元掺杂氧化物弥散强化钨合金(W-0.33%Zr-0.91%Er2O3)复合粉末，具体配方如下：

表6水热合成法制备W-0.33%Zr-0.91%Er2O3前驱体粉末实验试剂及用量

[0075]多元掺杂Er、Zr元素预计与O结合生成Er4Zr3O12弥散相，基体中弥散相的最优体积分数为3.35%。按摩尔比[Er]:[Zr]=4：3，因此优选Zr和Er2O3的质量分数分别为0.33%和0.91%。

[0076]将26.47g 偏钨酸铵AMT溶于120 mL去离子水中，打开水浴磁力搅拌器调节其控制温度为25℃，搅拌速率为300rpm，并在烧杯中放入磁子置于水浴磁力搅拌器中用机械搅拌使AMT溶液充分溶解分散。

[0077]称取0.26g Zr(NO3)4·5H2O和0.44g Er(NO3)3·6H2O溶解于10mL去离子水中，同样打开水浴磁力搅拌器调节其控制温度为25℃，搅拌速率为200rpm，并在烧杯中放入磁子置于水浴磁力搅拌器中用机械搅拌使其溶液充分溶解分散。

[0078]然后将Er(NO3)3·6H2O和Zr(NO3)4·5H2O的混合盐溶液滴入到AMT溶液中，使溶液充分混合。向混合溶液中加入5mL 65%浓硝酸调节pH=1，上述过程均在持续室温磁力搅拌下进行。随后将配置好的前驱体溶液倒入高压反应釜的聚四氟乙烯内衬中，填充度为80%。最后将反应釜放入马弗炉中温度170℃，保温时间20h。

[0079]反应完成后，高压反应釜自然冷却至室温。收集内衬中的沉淀物放入60℃干燥箱中干燥12h，得到前驱体粉末。

[0080]将前驱体粉末在研钵中进行充分研磨后，将粉末放入马弗炉中550℃煅烧2h。前驱体粉末和煅烧粉末扫描电子显微镜表征结果如图7所示，该对比例与本发明实施例相比效果明显较差。

[0081]最后将煅烧粉末放入管式炉中进行两步氢气还原，采用的还原制度为600℃、2h+800℃、3h，氢气流速280mL/min，最终得到W-Zr-Er2O3复合粉末。

[0082]实验例1

本试验例对比实施例2制备得到的W-Zr-Er2O3复合粉末和其它实施例制备得到的W-Er2O3和W-Zr-Er2O3复合粉末，如下：分别从其前驱体粉末、煅烧粉末的形貌图进行比较。

[0083]从图2所示的结果可以看出，实施例2中W-Zr-Er2O3前驱体粉末的微观形貌为纳米微球状，经煅烧后粉末颗粒更加松散，颗粒尺寸也进一步减小。从图1所示的结果可以看出，实施例1中W-Er2O3前驱体粉末为不均匀团聚球状，且相较于W-Zr-Er2O3复合粉末纳米球状颗粒尺寸偏大。

[0084]此外，调整APT溶液调酸和掺杂金属混合盐溶液调碱的pH后，其前驱体和煅烧粉末的微观形貌如图4和图5所示，可以看出W-Zr-Er2O3前驱体和煅烧粉末形貌组织均匀性差，主要由微米尺寸的块状结构组成，同时存在片状以及不均匀的团聚球状形貌，与优选范围内pH值所制备的W-Zr-Er2O3前驱体和煅烧粉末相比尺寸明显偏大且均匀性差。

[0085]从不同实施例前驱体和煅烧粉末扫描电子显微镜图片可以看出，实施例2所制备的W-Zr-Er2O3复合粉末的粒径要显著小于其他实施例，且粉末组织均匀性明显优于其它，其粉末的粒径范围为20~100nm。而简单掺杂W-Er2O3粉末粒径范围为50~200nm，调整单因素变量pH后的前驱体粉末粒径达到微米级。同时，从图3所示的结果可以看出，W-Zr-Er2O3复合粉末中掺杂金属Er、Zr元素在纳米微球颗粒表面分布均匀，而其它实施例中掺杂元素分布出现不同程度的不均匀现象。本发明实施例1-4的效果也明显优于对比例1-2。

[0086]最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

说明书附图(8)