鉬鋯鉿稀土合金

什麼是ZHMR(鉬鋯鉿碳稀土合金)?

鉬鋯鉿稀土合金ZHMR(鉬鋯鉿碳稀土合金)是以ZHM為基礎合金,在其中添加適量的稀土氧化物以氧化釔(Y2O3)形成的合金。

鉬合金的發展從Mo-0.5Ti,TZM到TZC都在追求高的高溫強度,低的脆塑轉變溫度和良好的塑性。近年來,國外開始研究的MHC、ZHM又比TZM及TZC邁進了一步。此外,眾多的稀土氧化物以氧化釔(Y2O3)熔點最高,為2410℃。

美國NASA60年代曾做過稀土Y在鉬合金中的應用,當時所採用的方法為將Mo與Y一起熔煉,結果表明Mo中加0.8%Y,使鑄件脆塑轉變溫度(DBTT)下降200℃,且使合金有較好的加工性能,Y與Mo中的氧結合成氧化釔,作為彌散質點。

以下內容為採用粉末冶金方法ZHM中添加氧化釔,使鉬合金性能得到改善。

ZHMR合金製備

①原料
實驗用原料為FMo-1高純鉬粉,工業純氫化鋯粉,工業純氧合釔粉和化學純碳粉。Mo粉平均粒度為5.9μm,HfH2為1.6μm氧化釔為2.48μm

②配比與混料

編號 Mo ZrH2 HfH2 C Y2O3
1 97.8 0.5 1.5 0.19 0
2 97.3 0.5 1.5 0.19 0.5
3 97 0.5 1.5 0.19 0.8
4 96.8 0.5 1.5 0.19 1
5 96.6 0.5 1.5 0.19 1.2
6 96.3 0.5 1.5 0.19 1.5

按表中的比例稱重,然後在混料桶中混料,混料時間為24h。

③成型與燒結法
將混好的料裝入膠套,在冷靜壓機中,採用200MPa壓力成型。將成型的壓坯先預燒,再將其升溫到2050℃,保持時間為2h,燒結氣氛為氫氣。

ZHMR合金測試方法

①室溫及高溫拉伸試驗
採用非標準拉伸試樣(Ø3×60mm),在CJS5型真空暫態拉伸試臉機上進行實驗,實驗過程中保證真空度不低於5×10-2 Pa,試樣保溫時間為5min。

②掃描分析
對ZHMR合金的金相面(輕腐蝕)進行掃描分析,配合能譜儀對拉伸斷口韌窩中的第二相粒子進行半定量分析。

氧化釔③透射分析
用H-800透射電鏡對金屬薄膜樣進行形貌結構分析,電壓為150kV。

④相分析
用物理化學方法電解提取鉬合金中的第二相,將採取相做X射線衍射分析定出相的組成

⑤俄歇分析
用PHI595掃描俄歇顯徽探針,對合金晶界處的元素分析進行分析。

從TEM分析和加工過程看,ZHMR4合金有良好的顯徽組織和加工性能。

初步確定粉末冶金製備ZHMR合金的工藝制度為混料24h,冷等靜壓壓力200MPa,燒結制度為2050℃/比,燒結坯緻密度達98%。這種燒結態的ZHMR合金具有良好的加工性能;

在ZHMR系列合金中以ZHMR3及ZHMR4的綜合性能最好。添加Y2O3使合金的力學性能有較大提高:室溫時σb提高150MPa;800℃時提高50MPa, 1000℃時提高30MP。在1000~1200℃時ξ提高約15%;

釔在ZHMR合金中的存在形式主要為Y2Hf207相。在基體中有HfC沉澱相,大小為(0.01~0.1)μm,HfC與Mo基體的位向關係為〔001〕HfC//〔012〕Mo,〔010〕HfC// 〔0.5,2.1〕Mo

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