Ti和Zr對TZM合金坯燒結體的影響

TZM合金中的Ti和Zr元素會降低合金燒結體的密度,這是因爲Ti和Zr多以TiH2和ZrH2的形式加入的,在400~800℃的燒結過程中會脫氫,分解成氫氣,使得合金的孔隙率輕微上升。

Ti和Zr元素合金在燒結的過程中雖然會降低合金的密度,但也細化了燒結體晶粒的大小。通過SEM觀察鉬和TZM合金的晶粒發現,鉬晶粒的粒徑在10~20um之間,晶粒之間無第二相粒子,空隙較少。而添加了Ti和Zr元素的TZM合金,晶粒粒徑一般在5~15um之間,且合金中的Mo晶粒間存在大量的第二相粒子和空隙,且在Mo晶粒和Mo晶界之間均勻分布著大量的球形顆粒和球形凹坑。這些球形顆粒均由Mo、Ti、Zr和O元素的化合物,即(Mo,Ti,Zr)xOy化合物。(Mo,Ti,Zr)xOy化合物有利于吸收合金中的陽,對位錯産生釘扎作用。另外,在燒結的過程中也組織了晶粒的長大,細化晶粒,提高和金的强度。

在合金中Ti和Zr會和C反應形成第二相粒子和空隙能够抑制晶粒的長大。純鉬的平均晶體粒度爲22.3um,TZM合金的平均晶體粒度爲15.9um。晶界能够爲材料的變形提供抗力,隨著晶粒的細化,多晶體强度得到提高,因此强度較高。

但是空隙和第二相粒子與Mo晶粒的截面容易出現微裂紋,形成顯微空洞,從而降低合金的斷裂韌性,在使用過程中容易發生沿晶脆性斷裂。當空隙和第二相粒子的尺寸越小,分布越彌散,則强化效果越明顯。但是,當第二相粒子尺寸較大,則會降低合金的性能。

TZM合金和鉬的SEM圖

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