硼對Zr3Al基合金組織性能的影響.pdf

1、為改善鋯鋁金屬間化合物基合金的室溫脆性，獲得強塑性良好配合的鋯鋁基合金材料，本文以Zr-6Al-xB和Zr-8Al-xB合金為研究對象(x分別為:0wt％、0.02wt％、0.05wt％、0.10wt％、0.15wt％和0.20wt％)，設(shè)想通過硼的加入，細化鋯鋁合金組織，在保持較高強度的同時，顯著改善合金的室溫塑性。通過改變鋯鋁合金中元素硼的加入量，系統(tǒng)地研究了硼對合金組織性能的影響規(guī)律，優(yōu)選出最佳硼含量。在此基礎(chǔ)上，制備出具有高強度

2、高塑性的鋯鋁合金。
　　利用高真空多功能非自耗電弧感應(yīng)熔煉爐和真空感應(yīng)懸浮熔煉爐熔煉試驗合金材料，對熔煉的鑄錠進行軋制和鍛造加工，并分別進行750℃×4h和800℃×4h退火處理。利用X射線衍射儀對鑄態(tài)和退火態(tài)試樣的相組成進行檢測分析。利用光學(xué)金相顯微鏡對不同加工處理狀態(tài)的試樣進行觀察、測試與分析。結(jié)果表明:鑄態(tài)Zr-6Al-xB和Zr-8Al-xB均由αZr和Zr2Al兩相組成，經(jīng)過750℃×4h和800℃×4h退火處理，兩種合

3、金基本完成了包析轉(zhuǎn)變βZr+Zr2Al(→)Zr3Al，其退火態(tài)組織均由αZr和Zr3Al兩相組成。微量元素硼的加入沒有影響包析反應(yīng)βZr+Zr2Al(→)Zr3Al的進行，沒有對鑄態(tài)及退火態(tài)合金的相組成和相含量產(chǎn)生顯著影響。
　　對于退火態(tài)Zr-6Al-xB和Zr-8Al-xB合金的金相分析表明:隨著硼含量的逐漸增加，Zr3Al相的晶粒尺寸呈現(xiàn)出先減小后增加的趨勢，當硼含量為0.1wt％時，Zr3Al相的晶粒尺寸達到最小，其尺寸

4、由不加入硼時的400～600μm細化到20～50μm。因此，加入合金元素硼是細化鋯鋁合金晶粒尺寸的有效技術(shù)途徑。
　　拉伸試驗結(jié)果表明:隨著硼含量的增加，無論是經(jīng)過軋制還是鍛造加工后，退火態(tài)Zr-6Al-xB和Zr-8Al-xB合金的抗拉強度和室溫塑性呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢。當硼含量小于0.1wt％時，合金的強度和室溫塑性隨硼含量的增加逐漸增大;當硼含量為0.1wt％時，不同退火態(tài)合金的強度和塑性均達到最大;當硼含量大于0.1w

5、t％時，合金的強度和塑性隨硼含量的增加逐漸降低。綜合硼元素對鋯鋁合金組織性能的影響規(guī)律，優(yōu)選出Zr-6Al-xB和Zr-8Al-xB合金最佳硼的加入量為0.1wt％。在此指導(dǎo)下，所制備的經(jīng)過750℃退火的Zr-6Al-0.1B合金，其抗拉強度達到1173.05MPa，伸長率達到18.62％。
　　二次離子檢測結(jié)果表明:在750℃退火態(tài)Zr-6Al-0.1B合金中，晶粒內(nèi)的硼含量幾乎為零，硼主要偏聚在晶界上。因此推斷:偏聚在晶界處的