氧化鑭彌散強(qiáng)化鐵基鋼合金的制備及性能研究-wenkub
2023-01-21 12:01:54 本頁(yè)面
【正文】 01000表示在 700℃ 下，經(jīng) 1000h 后的破壞應(yīng)力。由于弱化過(guò)程需要一定的時(shí)間，所以蠕變的變形量也是時(shí)間的函數(shù)。當(dāng)強(qiáng)化使強(qiáng)度與承受的應(yīng)力相等時(shí)，會(huì)發(fā)生變形，并由變形引起強(qiáng)化。對(duì)于一定的材料，蠕變的大小是 應(yīng)力、溫度和時(shí)間的函數(shù)。 二、鋼的熱強(qiáng)性 高溫蠕變 金屬在高溫下長(zhǎng)時(shí)間承受載荷時(shí)，工件在遠(yuǎn)低于抗拉強(qiáng)度的應(yīng)力作用下會(huì)產(chǎn)生連續(xù)塑性變形，這是零件的失效形式往往不是斷裂而是尺寸超過(guò)允許變形量，這種塑性變形稱為蠕變。 液 液摻雜 稀土氧化物在鐵基體中主要起彌散強(qiáng)化作用，因此，彌散相的均勻分布有著重要意義。在還原過(guò)程中，稀土鹽分解，鋼合金粉中的稀土元素以氧 化物和稀土 鐵復(fù)合氧化物的形式存在。但是在摻雜量很少時(shí)，特別是制取低稀土鋼材時(shí)，固 固摻雜就很難保證摻雜均勻，不均勻的粉末也就很難制出均勻的燒結(jié)坯，從而導(dǎo)致所制得的鋼材性能不能達(dá)到理想要求。在制取摻雜粉末的過(guò)程中，一般采用機(jī)械混合法，用球磨機(jī)等設(shè)備將粉末機(jī)械地?fù)胶途鶆?。摻雜粉末制取以后，再經(jīng)壓制成形、燒結(jié)、燒結(jié)后處理、軋制等工藝，最終制得所需的坯料、板材或線材等。 液 固摻雜 在摻雜量很少時(shí)，固 固摻雜很難保證摻雜的均勻性。摻雜鋼合金粉末再經(jīng)壓制成形、燒結(jié)、燒結(jié)后處理、軋制等工藝，最終制得所需的坯料、板材或線材等。固 固摻雜和液 固摻雜都難以充分保證稀土元素在基體中均 勻分布。高溫時(shí)，材料受力作用時(shí)間越長(zhǎng)，它的強(qiáng)度值越低。 蠕變曲線揭示了高溫下金屬?gòu)?qiáng)度本質(zhì)的變化規(guī)律。當(dāng)強(qiáng)化時(shí)強(qiáng)度與承受的應(yīng)力相等時(shí)，變形即告終止。 表證材料的熱強(qiáng)行指標(biāo) 表征材料的熱強(qiáng)性指標(biāo)主要有以下幾種： （ 1） 蠕變極限：是指在一定溫度下，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)使材料產(chǎn)生一定蠕變變形量的最大應(yīng)力。 （ 3） 持久壽命：是指材料在某一定溫度和規(guī)定應(yīng)力作用下，從作用開(kāi)始到拉斷的時(shí)間，是表征材料在高溫下對(duì)破斷的抗力的指標(biāo)。 三、耐熱鋼及耐熱合金 提高耐熱鋼高溫強(qiáng)度的措施 從材料的強(qiáng)度與晶體結(jié)構(gòu)出發(fā)，提高耐熱鋼高溫強(qiáng)度的措施有以下幾個(gè)： （ 1） 強(qiáng)化基體，提高合金基體原子間的結(jié)構(gòu)力，增大原子自擴(kuò)散激活能。 （ 3） 強(qiáng)化晶界和改善晶界結(jié)構(gòu)狀態(tài)。 （ 5） 改變金屬中位錯(cuò)組態(tài)。合金中的第二相質(zhì)點(diǎn)周?chē)嬖趹?yīng)力場(chǎng)，這種應(yīng)力場(chǎng)對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)有阻礙作用，因而可強(qiáng)化合金。一方面耐熱鋼可以獲得需要的晶粒度，另一方面可以改善強(qiáng)化相的分布狀態(tài)，調(diào)整基體與強(qiáng)化相的成分。這類耐熱鋼的組織主要是珠光體，一般在 600℃ 以下工作，低合金鉻鎢鋼、鉻硅鋼、鉻鎳鋁鋼是這類耐熱鋼的類型，在蒸汽輪機(jī)和鍋爐制造中應(yīng)用廣泛。該類鋼的組織以?shī)W氏體為基體，可在 600~870℃ 溫度范圍內(nèi)工作，作為抗氧化鋼可用到 1200℃ ，代表性的鋼種是含鎳高于 8%的鉻鎳奧氏體耐熱鋼，它們具有優(yōu)異的抗氧化性能、良好的冶煉加工性能以及力學(xué)性能。在 650℃ 以下具有較好的抗氧化性能，在 600℃ 以下具有較好的熱強(qiáng)性，因此在蒸汽輪機(jī)制造中獲得了廣泛的應(yīng)用。 ② 熱強(qiáng)鋼。它是指使用溫度一般可達(dá) 850℃ 以上的鎳基和難熔金屬為基的合金，主要有 Fe— Ni基、 Ni基、 Co基。碳能強(qiáng)化鋼，在較低溫度工作時(shí)，鋼的蠕變主要以滑移為主，碳起積極作用；在高溫時(shí)，鋼的蠕變以擴(kuò)散塑性變形為主，而碳促進(jìn)了鐵原子的自擴(kuò)散，碳起不利作用。 （ 3） 鉬。 （ 5） 硅。 （ 7） 錳。 （ 9） 稀土。為改進(jìn)噴發(fā)動(dòng)機(jī)的效 率和使用性能，要求不斷研制出強(qiáng)度較高的高溫合金。 彌散強(qiáng)化材料的主要特征是高溫強(qiáng)度高和抗蠕變性能好。彌散質(zhì)點(diǎn)的存在改變了合金的屈服強(qiáng)度、加工硬化、蠕變和斷裂行為。彌散相通常是氧化物，也可以是穩(wěn)定的金屬間化合物，甚至是純金屬。 氧化物彌散強(qiáng)化鐵基高溫合金的分類 在此引入氧化物彌散強(qiáng)化鐵基高溫合金。具有納米特征強(qiáng)化的 ODS 鐵素體鋼有一個(gè)較大的缺陷就是合金的斷裂朝性較差。 第二章 氧化物彌散強(qiáng)化鐵素體鋼的制備 一、基體與彌散相的選取 不同的金屬具有不同的屬性。 同時(shí)， 彌散相要求具有高的化學(xué)穩(wěn)定性、高的熔點(diǎn) 。 此外，彌散相也要求具有高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性 。 據(jù)此，實(shí)驗(yàn)中的彌散相應(yīng)選取 20nm 的 La2O3陶瓷粉末。一般粉末的這種霧化工藝都利用難熔耐火材料來(lái)進(jìn)行金屬的熔煉以及熔融金屬的傳輸，它們是引入夾雜物污染的主要來(lái)源，而且是充分實(shí)現(xiàn)最高性能的限制因素。目前 MA的原料多數(shù)采用霧 化預(yù)合金粉與細(xì)小氧化物顆粒（如 La2O3) ，也有直接釆用元素粉和細(xì)小氧化物顆粒進(jìn)行 MA。 在機(jī)械合金化過(guò)程過(guò)程中引入 Ti、 La和 0
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