掺杂La-TZM合金板材制备及其高温性能的研究

摘要

TZM(0.4%～0.55%Ti，0.06%～0.12%Zr，0.01%～0.04%C，余量为Mo)合金同时具有高熔点、高强度、强抗腐蚀性能和良好的高温性能，是目前应用最为广泛的钼合金之一。本文利用粉末冶金法制备了TZM及掺杂稀土元素镧的La-TZM合金板材，La以硝酸镧或La2O3粉末形式加入，C元素以硬脂酸的形式加入。通过金相观察合金烧结坯与板材的组织，用Gleeble-3800热模拟实验机对合金烧结坯进行热模拟实验，应变速率分别为0.1s-1和0.01s-1，用高温万能拉伸机对合金板材进行高温拉伸实验，用维氏硬度仪进行了硬度测试，用SEM观察微观组织及断口形貌。主要的研究结果如下： 掺杂稀土元素La可以细化TZM合金的组织结构，起到第二相细晶强化的作用，液体掺杂硝酸镧的TZM合金晶粒比固体掺杂氧化镧的TZM合金晶粒小。在0.1s-1和0.01s-1的应变速率下，变形量为50%时，La-TZM合金的抗压强度均随着温度的升高而降低，且其应力-应变曲线均为单峰值流变曲线，经过压缩，组织为纤维状，未出现再结晶，说明试样并未发生软化现象，其开始再结晶温度高于1200℃。在压缩过程中，由于热传导和变形程度不均导致硬度存在明显差异，变形中心区（区域Ⅲ）维氏硬度最高，未变形区（区域Ⅱ）次之，变形区边缘（区域Ⅰ）最低。La2O3-TZM和La(NO3)3-TZM合金板材的高温抗拉强度、高温屈服强度及维氏硬度均随着温度的升高而降低，而La(NO3)3-TZM合金的高温抗拉强度下降速率更快，即La(NO3)3-TZM合金温度敏感性较高。轧制态合金板材随温度升高，材料韧性先升高后降低，1200℃时达到最大值。当温度小于1400℃时，La2O3-TZM与La(NO3)3-TZM合金板材的高温断裂方式主要为穿晶断裂，当温度大于1400℃时，La2O3-TZM与La(NO3)3-TZM合金板材的断裂方式主要为沿晶断裂，故两种La-TZM合金板材的断裂方式在1400℃左右时由穿晶断裂转变为沿晶断裂，即晶粒与晶界的等强温度为1400℃。

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1 绪论

1. 1引言

1. 2钼合金简介

1.2.1 钼铜合金

1.2.2 钼铼合金

1.2.3 Mo-Si系合金

1.2.4 稀土氧化物掺杂钼合金

1.2.5 TZM合金

1. 3T ZM合金的制备方法

1. 4T ZM合金的强化机理

1.4.1 固溶强化

1.4.2 第二相强化

1.4.3 形变强化

1.4.4 Ti和Zr对TZM合金的影响

1. 5T ZM合金的高温性能研究现状

1.5.1 TZM合金的高温拉伸性能

1.5.2 TZM合金的高温疲劳性能

1.5.3 TZM合金的高温抗氧化性能

1.5.4 TZM合金的高温弯曲和蠕变性能

1. 6本论文主要内容和意义

1.6.1 研究内容

1.6.2 研究意义

1. 7本章小结

2 实验过程及设备

2. 1实验流程

2. 2实验过程

2.2.1原料准备

2.2.2 混粉

2.2.2 真空干燥

2.2.3 球磨

2.2.4 压坯

2.2.5 烧结

2.2.6轧制

2. 3 试验检测及设备

2.3.1高温压缩检测

2.3.2高温拉伸检测

2.3.3维氏硬度检测

2.3.4断口形貌检测

2. 4 本章小结

3 实验结果与讨论

3. 1 La-T ZM合金组织结构

3. 2 La-T ZM合金高温压缩性能

3.2.1 温度对La-TZM合金高温压缩性能的影响

3.2.2 应变速率对La-TZM合金高温压缩性能的影响

3.2.3 La-TZM合金高温压缩后组织结构

3.2.4 La-TZM合金高温压缩后变形区的维氏硬度

3.2.5 小节

3. 3 不同掺杂方式La-T ZM合金板材的高温拉伸性能

3.3.1不同掺杂方式La-TZM合金板材的高温抗拉强度

3.3.2不同掺杂方式La-TZM合金板材的高温屈服强度

3.3.3不同掺杂方式La-TZM合金板材的高温延伸率

3.3.4不同掺杂方式La-TZM合金板材的高温拉伸断口形貌

3.3.5不同掺杂方式La-TZM合金板材的高温拉伸后试样维氏硬度

3.3.6小节

3. 4 本章小结

4 结论

参考文献

攻读硕士学位期间科研成果

致谢