粉末冶金鉬合金熱鍛的性能和顯微組織研究.pdf

1、Mo-Ti-Zr合金(Titanium-Zirconium-Molybdenum Alloy)具有高溫強(qiáng)度高、抗蝕性能強(qiáng)以及高的抗蠕變性能、高熱導(dǎo)率、低的熱膨脹系數(shù)等優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用于電子、冶金、航空航天、原子反應(yīng)堆等。傳統(tǒng)粉末冶金法制備的Mo-Ti-Zr合金由于具有一定的孔隙,使其強(qiáng)度和韌性大大降低,限制了Mo-Ti-Zr合金的應(yīng)用范圍。圍繞提高粉末冶金Mo-Ti-Zr合金密度和性能,論文采用采用冷等靜壓和高溫?zé)Y(jié)制備了Mo-Ti-Zr合金

2、棒材,對高溫?zé)Y(jié)制備的Mo-Ti-Zr合金棒材進(jìn)行高溫旋鍛形變強(qiáng)化處理,系統(tǒng)研究了燒結(jié)溫度、旋鍛溫度、變形量、旋鍛過程中的中間退火時(shí)間、退火溫度對Mo-Ti-Zr合金棒材力學(xué)性能和顯微組織的影響,探討了孔隙和第二相粒子對旋鍛Mo-Ti-Zr合金棒材的性能和顯微組織的影響機(jī)理,研究結(jié)果如下:
　　 (1)隨燒結(jié)溫度的升高,Mo-Ti-Zr合金棒材經(jīng)過高溫旋鍛后密度提高變小而硬度提高更加明顯,抗拉強(qiáng)度的提高變小。在1800℃燒結(jié)的M

3、o-Ti-Zr合金棒材經(jīng)過高溫旋鍛后性能最好,抗拉強(qiáng)度650Mpa,延伸率1.5％。隨燒結(jié)溫度的提高,Mo-Ti-Zr合金棒材旋鍛后大尺寸晶粒更容易產(chǎn)生合并長大而粗化,Mo-Ti-Zr合金棒材旋鍛后穿晶解理斷裂的比例增加。
　　 (2)Mo-Ti-Zr合金棒材在1200℃旋鍛的密度、硬度和抗拉強(qiáng)度比1400℃旋鍛要高。采用低碳鋼包套可以降低鍛造溫度,有效的避免Mo-Ti-Zr合金棒材晶粒的過分長大。隨斷面收縮率的增加,Mo-Ti

4、-Zr合金棒材的密度和硬度、強(qiáng)度逐步提高。斷面收縮率為27％時(shí),Mo-Ti-Zr合金棒材密度為9.83g/cm3,硬度為HRB95,強(qiáng)度為648Mpa。Mo-Ti-Zr合金棒材燒結(jié)態(tài)斷口主要是沿晶脆性斷裂,斷面收縮率為27％時(shí),斷口呈穿晶和沿晶混合型斷裂。
　　 (3)隨旋鍛過程中的中間退火時(shí)間的增加,Mo-Ti-Zr合金棒材的密度和硬度逐漸提高,中間退火時(shí)間在40min,Mo-Ti-Zr合金棒材抗拉強(qiáng)度達(dá)到最大值。當(dāng)退火溫度低

5、于1000℃時(shí),隨退火溫度的升高,Mo-Ti-Zr合金棒材硬度未出現(xiàn)急劇下降,抗拉強(qiáng)度和延伸率逐漸提高,在900℃退火,合金棒材抗拉強(qiáng)度達(dá)到669Mpa,延伸率達(dá)到3.1％,獲得良好的綜合力學(xué)性能。
　　 (4)Mo-Ti-Zr合金棒材孔隙消除機(jī)理主要是高溫使閉合之后的孔洞表面形成物理冶金結(jié)合與三向壓應(yīng)力使各種微裂紋焊合。Mo-Ti-Zr合金棒材第二相粒子(Mo,Zr,Ti)xOy有利于細(xì)晶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化,但同時(shí)因其與鉬晶粒的界