多元掺杂强化钼合金的制备及强韧化机理研究

摘要

金属钼作为结构材料具有熔点高、强度大、硬度高等优点，是具有战略意义的稀有金属，是发展高新技术、实现国家现代化、建设现代国防的重要基础材料，被广泛应用于钢铁工业、电子工业、航空及核能技术、金属压力加工、化学工业涂层、催化剂和颜料等领域。但当温度达到或高于其再结晶温度时，钼材料就会明显脆化，高温强度显著下降，因此，其应用受到很大制约。在 Mo中加入微量合金元素Ti、Zr可起到强化、韧化的作用。由此发展起来的高温钼合金，因其高的再结晶温度，良好的高温强度和低温韧性，在高温领域获得了更为广泛的应用。但是目前国内外关于加入元素对高温钼合金性能影响的研究很少，没有形成完善的理论体系。所以对其加入形式和加入量的研究非常有意义。
　　本文通过粉末冶金的方法制取不同加入形式和加入量的 TZM合金烧结坯，最终得到四种不同Ti、Zr元素加入形式的烧结坯。对烧结坯的密度、硬度进行检测；通过热模拟机测量其高温变形抗力，研究了TZM合金坯在1300℃和1400℃的应力应变曲线以及高温变形行为，确定最佳的加入形式。然后研究不同 Ti、Zr元素的加入量对合金烧结坯试样的影响，同时利用 XRD、SEM、EDS、TEM等检测手段对 TZM合金的组织、板材的高温轧制组织进行了分析。主要结论如下：
　　1.在钼中加入Ti、Zr等元素后钼合金的性能得到了很大的提高，在TZM合金的组织中存在大量的Ti和Zr的氧化物及碳化物颗粒，它们的存在能阻碍位错的运动，产生强化效果。
　　2. Ti、Zr元素在合金里通过第二相、固溶能有效提高基体的性能，比较分析发现在高温下四种加入形式的试样显微硬度都比纯钼大，室温下 Ti含量0.6％左右的试样显微硬度最大，Zr含量在0.07%左右的试样显微硬度最大。
　　3.实验发现随着温度升高变形抗力下降；四种加入形式的合金的高温变形抗力都比纯钼高，高温下 TiH2-Zr加入形式的试样变形抗力最大；在1300℃和1400℃时，Ti元素加入量0.8%的试样由于大量氧化物的存在，变形抗力最大，Zr含量在0.07%的时候试样变形抗力达到最大。

目录

第1章前言

1.1钼的发展历史

1.2钼合金的研究现状

1.3本课题的研究意义及主要内容

第2章实验材料制备与分析

2.1材料的制备

2.2钼合金的成分设计

2.3混料

2.4坯料压制

2.5烧结工艺

2.6试样切割

2.7实验分析

2.8显微组织分析

2.9实验性能测试

第3章Ti、Zr元素加入形式对TZM合金的组织和性能的影响

3.1 Ti、Zr元素加入形式的选择

3.2 Ti、Zr元素加入形式对TZM合金组织的影响

3.3 Ti、Zr元素加入形式对TZM合金密度的影响

3.4 Ti、Zr元素加入形式对TZM合金力学性能的影响

3.5小结

第4章Ti元素对TZM合金组织和性能的影响

4.1 TiH2含量对TZM合金组织的影响

4.2 TiH2含量对TZM合金力学性能的影响

4.3小结

第5章Zr元素对TZM合金组织和性能的影响

5.1 Zr含量对合金组织的影响

5.2 Zr含量对TZM合金力学性能的影响

5.3小结

第6章热模拟对试样组织的影响

6.1热模拟对纯Mo试样的影响

6.2 热模拟对TZM合金试样的影响

6.3小结

第7章TZM合金强化机理研究

7.1强化机理研究概述

7.2固溶强化

7.3第二相强化

7.4形变强化

7.5小结

第8章结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果