氧化鑭彌散強(qiáng)化鐵基鋼合金的制備及性能研究-資料下載頁(yè)
2025-01-06 12:01本頁(yè)面
【正文】 力學(xué)性能，后處理方法有復(fù)壓、燒結(jié)、浸油、熱鍛與熱復(fù)壓、熱處理及化學(xué)熱處理。 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。為降低成本 ,日本等國(guó)正在研究較經(jīng)濟(jì)的方法 ,例如用噴吹冶煉的方法產(chǎn)生彌散氧化物 。 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。,間距約 2022197。,與 ODS 合金的情況相近。其中含 2vol%ThO2的 Ni,1000℃ 10179。h破斷強(qiáng)度達(dá) 178。,與 TDNi的相同 ,超過(guò) 了 Hastelloy X(2kg/mm）和 Ineone1617(3kg/mm178。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。,蠕變強(qiáng)度增高得更為突出 。 鋼中氧化物的尺寸小于 1400197。文獻(xiàn)研究 了內(nèi)氧化的方法 :將 Ni一 NiO一 Ni粉的密封真空石英管中 ,在 12731573k加熱使 Ti內(nèi) 氧 化成 TiO2。發(fā)現(xiàn)1473k處理可得到尺寸小于 1181。m的彌散 TiO2質(zhì)點(diǎn) ,處理溫度降低時(shí) TiO2將沿晶界析出使合金變 脆 。 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?？梢钥闯?， ODS 強(qiáng)化的合金性能明顯優(yōu)于無(wú)氧化物彌散強(qiáng)化的合 金。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。 MA95 12YWT 和 14YWT 合金的室溫屈服強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度都可達(dá)到 1300MPa以上，并在700℃ 以上依然保持很高的強(qiáng)度。 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(guò)程中產(chǎn)生的織構(gòu)有關(guān)。如熱擠壓成形制備的 MA957合金，軸向抗拉塑性是徑向的 2 倍。 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。擠壓成形的 MA957的韌性具有明顯的方向性：裂紋前段和增殖方向都與擠壓方向垂直時(shí)，韌 脆性轉(zhuǎn)變溫度（ ductilebrittle transfer temperature, DBTT)最小，為 125℃ ； 裂紋前段與擠壓方向垂直，裂紋增殖方向與擠壓方向平行時(shí)， DBTT 值最大，為 75℃ ； 這兩種不同裂紋前端和增殖取向時(shí)對(duì)應(yīng)最大的加載撕裂 韌 性 為 130MPa m 和55MPa m 。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%。這是由于在納米級(jí)晶粒結(jié)構(gòu)中，位錯(cuò)滑移距離過(guò)短，位錯(cuò)堆積受限，應(yīng)變硬化能力嚴(yán)重不足，從而導(dǎo)致在變形過(guò)程中，穩(wěn)態(tài)塑性變形階段很短，塑性過(guò)低。這個(gè)問(wèn)題很大程度上限制了這種材料的應(yīng)用。如何在盡量保持高強(qiáng)度的前提下，提高納米結(jié)構(gòu)金屬材料的 塑性，成為了一個(gè)非常關(guān)鍵的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外研究人員對(duì) 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。最近， McClintock 等人制備出高韌性 的 ODSEUROFER，其斷裂 韌性 達(dá)到 160MPa m , DBTT 達(dá)到 100℃ 。 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。原因是 ODS 鐵基合金中形成的納米氧化物顆粒具有很高的熱穩(wěn)定性。 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)。 ODS鐵基合金具有較髙的抗氧化性。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。合金中 Cr 能在氧氣接觸面形成（ Fe， Cr)3O4和 Cr2O3的氧化層，Si能促使在 Cr 氧化物下形成不連續(xù)的 Si的氧化層，隔幵合金中的 Cr和空氣中的 0，較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)延緩 Cr的消耗。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。合 金中 La 還促使在合金表面形成雙層氧化層，外層是密實(shí)的 Fe304 氧化層，內(nèi)層是多孔的(Fe， Cr)304氧化層。
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