氧化鑭彌散強(qiáng)化鐵基鋼合金的制備及性能研究(文件)
【正文】 元素是制備ODS合金重要的一步。 La 在合金中以兩種方式存在，一種是以 La原子和 0 原子的形式固溶于基體，另一種是以納米尺寸 La2O3顆粒分散鑲嵌在鐵基合金粉末顆粒的表層。隨球磨時(shí)間的延長，粉末和晶粒尺寸會(huì)達(dá)到一極小值，隨后粉末尺寸會(huì)因團(tuán)聚變大。首先，熱等靜壓的溫度不能 過高，這樣可以避免彌散相的長大；其次，熱等靜壓的壓力選擇 應(yīng)高于相對應(yīng)溫度合金材料的屈服應(yīng)力，使粉末顆粒能夠有效變形并發(fā)生冶金結(jié)合，消除材料空隙，提高合金致密度 ；最后， 保壓時(shí)間的選擇也很關(guān)鍵，時(shí)間太長已經(jīng)致密化的合金在高溫高壓條件下組織發(fā)生變化，時(shí)間太短則不能有效致密化。 熱擠壓 （ Hot Extrusion， HE)（選用） 熱擠壓綜合了熱壓縮和熱變形加工的特點(diǎn)。 熱擠壓相對熱等靜壓固結(jié)成型，能夠產(chǎn)生更大的變形能力和密度更髙的致密體，合金的組織和性能有較大的區(qū)別。 HE合金比 HIP合金致密度更高，殘留空隙較少，因而 HE合金沖擊性能比 HIP合金優(yōu)良。 新制備 方法的探索 機(jī)械合金化的發(fā)展雖然使 ODS合金的生產(chǎn)成本有所降低 ,但仍為傳統(tǒng)高溫合金生產(chǎn)成本的五倍。,與 ODS 合金的情況相近。的水平 )向 SUS304鋼噴吹 Al20 ZrO2粉 ,可使 700℃的強(qiáng)度極限由 27提高到 36kg/mm178。發(fā)現(xiàn)1473k處理可得到尺寸小于 1181。在 EUROFER 97 中加入納米 La2O3顆粒得到的 ODSEUROFER 合金，室溫屈服強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度分別達(dá)到 698MPa和 915MPa，比 EUROFER 97 高出 39%，高溫拉伸性能也明顯高于 EUROFER 97。 與非 ODS 鐵基合金相比， ODS 鐵基合金韌性較差，并表現(xiàn)出各向異性。這個(gè)問題很大程度上限制了這種材料的應(yīng)用。 與傳統(tǒng)高溫合金相比， ODS 合金具有優(yōu)異的高溫蠕變性能，如圖 12 和圖 13。合金中高濃度的 Cr是高抗氧化性的主要原因， W 和 Ti能夠增加氧化層厚度，其他元素如 La、 Al和 Si也有助于提高材料抗氧化性能。 。同時(shí)，少量的 La2O3能穩(wěn)定氧化層細(xì)化晶粒，縮短 Cr的擴(kuò)散距離，提高擴(kuò)散率，使基體內(nèi)部的 Cr 能有效補(bǔ)給表面的損耗，降低短時(shí)間內(nèi)氧化腐蝕速率。 ODSEUROFER 中的氧化 物顆粒能在 1300℃ 下穩(wěn)定存在； MA957中細(xì)晶和高密度的位錯(cuò)組織在 900、 950和 1000℃ 下穩(wěn)定存在 3000小時(shí)。國內(nèi)外研究人員對 ODS鐵基合金的初性作了大量研究，力圖改善合金的韌性 ，并取得了一定的效果。通常，納米結(jié)構(gòu)金屬材料的超高強(qiáng)度卻是以犧牲其塑性為代價(jià)的，其斷后延伸率一般低于 10%。 ODS 鐵基合金的性能有明顯的各向 異性，與熱成型和熱處理過程中產(chǎn)生的織構(gòu)有關(guān)。 第三章 氧化物彌散強(qiáng)化鐵素體鋼的性能 ODS 鐵基合金具有良好的室溫和高溫拉伸性能，屈服強(qiáng)度接近拉伸強(qiáng)度。 鋼中氧化物的尺寸小于 1400197。h破斷強(qiáng)度達(dá) 178。 在感應(yīng) 爐 冶煉時(shí)噴吹 ThO2等 氧 化物粉的研究 ,可使鎳中產(chǎn)生 25vol%ThO2質(zhì)點(diǎn) ,其尺寸約 600197。 熱固結(jié)后處理 通過熱 固結(jié)后 處理，可以進(jìn)一步減少粉末冶金合金的孔隙率，提高致密度，同時(shí)可以是合金微觀組織結(jié)構(gòu)更均 勻 ，也可以進(jìn)一步使原始粉末顆粒邊界形成冶金結(jié)合。 HIP 合金中晶粒大小分布不均勻，細(xì)晶粒尺寸為 100500nm，而粗晶粒 為 18181。大塑性變形過程中形成高密度位錯(cuò)，增加了合金的儲(chǔ)能，有利于后續(xù)熱處理過程中形成較粗大的晶粒，提高合金的高溫性能。因此，嚴(yán)格控制熱等靜壓的溫度、壓力和保壓時(shí)間是制備滿足要求的 ODS 鐵基合金材料必要條件。 熱等靜壓 （ Hot Isostatic Pressing， HIP) 熱等靜壓是一種在真空條件下利用高溫高壓手段將粉末熱固結(jié)成型的工藝。在球磨粉末和球磨退火粉末中，均發(fā)現(xiàn)了不穩(wěn)定的納 米氧化物結(jié)構(gòu)，這些亞穩(wěn)結(jié)構(gòu)會(huì)在高溫下消失并形成氧化物。 MA制備的粉末具有細(xì)小的晶粒和很高的位錯(cuò)密度。 MA氣氛對 ODS鐵基合金的性能有較大影響：使用氦保護(hù)比氬更能抑制合金的輻照腫脹 。 MA制粉是制備 ODS鐵基合金的重要工藝。 惰性氣體霧化法是指經(jīng)真空熔煉的合金料在霧化設(shè)備的真空室中熔化，母合金冶煉用于粉末霧化的坯料是已經(jīng)經(jīng)過合金元素配比、熔煉的母合金錠。 當(dāng)含量一定時(shí)，粒子愈細(xì)，則粒子數(shù)愈多，因而粒子間距也就愈小。因?yàn)槲镔|(zhì)生成自由能的大小反映物質(zhì)的穩(wěn)定性，生成自由能負(fù)值越大，彌散相在合金中就越穩(wěn)定。 據(jù)此，實(shí)驗(yàn)中的基體應(yīng)選取 70um的
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