彌散強(qiáng)化釩合金的制備及性能研究.pdf

1、發(fā)展聚變能是解決當(dāng)今能源危機(jī)的重要舉措,由于核聚變的苛刻條件,尋找理想的聚變堆內(nèi)襯材料顯得尤為重要。釩合金的特殊性能(如中子輻照下保持良好的尺寸穩(wěn)定性和低活化特性、與液體鋰良好的相容性、抗輻射誘變膨脹)使其成為核聚變反應(yīng)堆的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)材料的合適選擇,但是較低的抗拉強(qiáng)度阻礙了其工程應(yīng)用的進(jìn)程。
　　為了提高釩合金的強(qiáng)度和塑性,本文采用機(jī)械合金化的方法,在基體V-4Cr-4Ti合金粉末中添加適量的YH2和Ti3SiC2制成V-4Cr-4

2、Ti-1.8YH2-xTi3SiC2(x=0、0.4、0.8和1.2)系列合金粉末。為了研究粉末機(jī)械合金化合理的工藝參數(shù),本實(shí)驗(yàn)設(shè)置了兩個(gè)球料比和一系列球磨時(shí)間,通過(guò)對(duì)比得出合理的球磨工藝參數(shù)為:球料比7:1,球磨時(shí)間為50h-70h。這個(gè)階段合金粉末不僅能夠完成機(jī)械合金化,而且還沒有發(fā)現(xiàn)磨球和球罐帶來(lái)的外來(lái)污染。
　　對(duì)完成合金化的合金粉末采用放電等離子燒結(jié),經(jīng)過(guò)熱等靜壓技術(shù)(SPS-HIP工藝)處理成型試樣,并輔以真空退火后處

3、理,得到實(shí)測(cè)密度達(dá)到理論加和密度以上的高密度試樣。在整個(gè)工序中采用保護(hù)措施(用Ta片和Zr箔包覆)可以有效地解決試樣滲碳,滲氮和吸氧問(wèn)題。上述措施不僅能夠提高釩合金的致密度,而且有利于消除內(nèi)應(yīng)力和脫氫,顯著提高了釩合金的力學(xué)性能。
　　對(duì)不同溫度下退火的釩合金的拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)不同熱處理溫度對(duì)合金的力學(xué)性能影響較大,添加Ti3SiC2可以顯著改善基體V-4Cr-4Ti-1.8YH2合金的拉伸強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率。V-4

4、Cr-4Ti-1.8YH2-0.4Ti3SiC2合金在退火溫度為1100℃時(shí)是系列合金綜合力學(xué)性能最好的,其屈服強(qiáng)度為875MPa、抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到1108MPa、延伸率為16.8％,對(duì)其微觀組織進(jìn)行了表征和分析后發(fā)現(xiàn)晶粒尺寸大多在0.5μm以下,合金中存在V-4Cr-4Ti的固溶體,其晶粒尺寸約為400nm。Ti3SiC2相在合金中以大約100nm左右的粒子分布于V基相內(nèi)部的亞晶界之間,對(duì)合金起到彌散強(qiáng)化的作用。添加到合金粉末中的氫化