機械合金化對Laves相TaCr2固相熱反應(yīng)合成的影響研究.pdf

1、Laves相TaCr2化合物是一種拓撲密排結(jié)構(gòu)的金屬間化合物,具有優(yōu)異的高溫抗氧化、熱腐蝕抗力的潛力,另外,它的密度適中,力學(xué)性能優(yōu)良而且熔點高,室溫脆性阻礙它成為實用的高溫結(jié)構(gòu)材料。如何改善TaCr2的室溫脆性是目前新型高溫結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域的研究熱點之一。
　　本文研究了機械合金化對 Cr-33Ta混合粉末結(jié)構(gòu)與形貌以及對真空退火條件下 Laves相 TaCr2固相熱反應(yīng)合成的影響,并在此基礎(chǔ)上研究了球磨時間對單相Cr-33Ta合金

2、組織與室溫維氏硬度的影響。
　　研究結(jié)果表明,Cr-33Ta元素混合粉在0-8h機械合金化過程中,Ta、Cr原子實質(zhì)上發(fā)生了相互擴散溶入對方晶格點陣逐漸演變成 Cr(Ta)和 Ta(Cr)非平衡過飽和固溶體。但50h的球磨過程中始終沒有發(fā)現(xiàn)Laves相TaCr2生成。機械合金化使 Cr-33Ta元素混合粉的形貌由棱角比較明顯演變?yōu)榈容S類似球狀顆粒,球磨20h后的粉末顆粒和晶粒得到明顯細化, Ta和Cr的晶粒尺寸分別達到納米級,并且

3、成分均勻。為后續(xù)通過降低 Laves相 TaCr2的固相熱反應(yīng)合成溫度或時間來制備成分和組織均勻、晶粒細小的高強高韌TaCr2合金提供了可行性。
　　隨著球磨時間的增加,Ta和Cr的晶粒逐漸細化,微觀應(yīng)變不斷增加。球磨8h的Ta和Cr的晶粒尺寸就已經(jīng)達到納米級,分別為3.935nm和13.833nm,微觀應(yīng)變分別為6.112％和0.537%。
　　未經(jīng)球磨的 Cr-33Ta元素混合粉在900℃×3h的退火條件下未能發(fā)生 Ta

4、Cr2的固相合成反應(yīng),而球磨5h、10h、20h和30h的球磨粉在此條件下均合成出Laves相 TaCr2,并且隨著球磨時間的延長,Laves相 TaCr2固相反應(yīng)合成越充分。MA對Laves相TaCr2的合成有顯著活化作用。較充分反應(yīng)的最低球磨時間為20h。
　　MA15h的Cr-33Ta球磨粉在1000℃退火條件下,隨著退火時間從10min逐漸延長到120min,Laves相TaCr2的固相合成反應(yīng)的程度逐漸增大。退火時間延長

5、到120min后,Ta與Cr幾乎完全合成,Lave相TaCr2的固相合成反應(yīng)較為充分。MA30h的Cr-33Ta球磨粉在3h退火時間下,在700℃真空退火條件下,就能夠發(fā)生了少量的Laves相TaCr2固相熱反應(yīng)合成。隨著退火溫度從700℃提高到1000℃,Laves相TaCr2的固相合成反應(yīng)的程度逐漸增大。在1000℃×3h退火條件下, Ta與Cr完全合成出Lave相TaCr2。
　　隨著球磨時間從10h延長到40h,在1250