氣霧化粉末制備鐵基高溫合金的組織和性能研究.pdf

1、氧化物彌散強(qiáng)化(Oxide dispersion strengthened，ODS)鐵基高溫合金具有良好的高溫拉伸、蠕變、抗輻射和抗氧化性能，在航空航天、核工業(yè)及其它高溫抗氧化環(huán)境中具有廣泛的應(yīng)用前景。本文以Fe-Cr-W-Ti-Y-O鐵基高溫合金作為研究對象，采用緊耦合氣體霧化法制備富氧鐵基合金粉末，然后進(jìn)行包套大變形強(qiáng)流變擠壓軋制成形、熱處理制備復(fù)合氧化物彌散強(qiáng)化的鐵基高溫合金。采用X射線衍射分析、金相顯微鏡、SEM、TEM顯微分析

2、以及顯微硬度、拉伸性能測試等手段分析了材料的顯微組織和力學(xué)性能，得到以下結(jié)論：
　　 (1)采用氧氣和氬氣混合氣體霧化工藝能夠制備單相的Fe-Cr-W-Ti-Y-O鐵基預(yù)合金合金粉末。固溶態(tài)Ti、Y和O元素的存在與霧化過程中高的冷卻速度和空位與O原子的結(jié)合能力有關(guān)。
　　 (2)采用氣霧化、熱擠壓、熱軋制和退火工藝能夠制備具有氧化物彌散強(qiáng)化的鐵基合金，合金基體中彌散分布著5～10nm和50～200nm的Y2Ti2O7顆粒

3、。致密化和熱處理工藝能夠促進(jìn)氧化物顆粒的形成。
　　 (3)Fe2O3粉末作為攜氧劑能夠促進(jìn)多種Y、Ti和Cr復(fù)合氧化物顆粒的形成。顆粒尺寸呈現(xiàn)納米級和微米級雙尺度分布。微米級顆粒的形成與Fe2O3粉末在熱擠壓過程中團(tuán)聚成型和Fe2O3與親氧能力強(qiáng)的原子(Y、Ti、Cr)發(fā)生置換反應(yīng)有關(guān)。復(fù)合氧化物能夠細(xì)化鐵基合金的再結(jié)晶晶粒，并促進(jìn)組織均勻化。同時，添加Fe2O3的合金中出現(xiàn)了板條狀組織。
　　 (4)霧化粉末制備的O

4、DS合金具有良好的室高溫強(qiáng)度，并與采用機(jī)械合金化粉末制備的ODS鐵基合金的性能接近。Fe2O3粉末的添加能夠明顯提高鐵基合金的顯微硬度和室溫、中溫(550℃)抗拉強(qiáng)度，但是對650℃以上的高溫性能提高不明顯。添加Fe2O3粉末的合金室溫抗拉強(qiáng)度為1257MPa，比未添加Fe2O3粉末的合金增加了50.7％，但延伸率從13％降低至6.5％。在高溫下，微米級的第二相與合金基體界面的結(jié)合強(qiáng)度嚴(yán)重降低成為裂紋源，導(dǎo)致添加Fe2O3合金的高溫性能