摻雜方式對TZM合金燒結坯性能的影響

TZM(0.4%~0.55%Ti,0.06%~0.12%Zr,0.01%~0.04%C)合金是應用最廣泛的鉬合金之一,具高熔點、大強度、高彈性模量、強抗蝕性及良好的高溫力學性能。利用粉末冶金法制備了TZM合金及摻鑭TZM合金,採用固-固和固-液兩種摻雜方式,即Mo、Ti、Zr以Mo粉、ZrH2粉、TiH2粉末的形式加入、而La、C分別以硝酸鑭、硬脂酸和La2O3粉末、石墨的形式混料摻雜。 通過SEM觀察合金粉末及燒結坯的組織形貌,利用EDS進行物相分析,並用WDW100-10t電子拉伸機對燒結坯性能進行了測試,探索不同摻雜方式對La-TZM合金燒結坯組織性能影響規律。
主要研究結果有:採用固-液摻雜方式比固-固摻雜方式效果好,摻雜進入TZM合金粉末的元素更細小、分佈更均勻,鉬合金的綜合性能顯著提高,從而提高了鉬合金的強度和韌性。採用固-液混合,摻雜硝酸鑭與硬脂酸溶液的方法,得到了強度為342MPa,延伸率為1.54%的摻鑭TZM鉬合金燒結坯。無論是固-固還是固-液混合,摻鑭對TZM合金的性能均產生了重要影響,是提高合金綜合性能的主因。釘紮在晶界細小的La氧化物(或碳化物)第二相粒子有效阻礙了晶界滑移,減小了位錯分佈密度,抑制了晶粒的長大,對鉬合金起到了強化、韌化的作用。摻碳方式是提高鉬合金綜合性能影響是次要因素,這是因為碳的合金配比較小(0.06%);硬脂酸的自身特性對壓坯以及燒結有很好的優化作用,增加了壓坯和燒結密度,分別增加了10%和4%。

 

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