摻雜稀土型鈦鋯鉬合金

簡介

TZM合金是目前應用最為廣泛的鉬合金之一，它具有許多優良性能，常被製成高溫結構件應用於不同的領域。隨著工業發展，對合金的性能做出了進一步要求。在TZM合金中摻雜少量稀土元素可以細化合金的晶粒，降低合金的塑-脆轉變溫度，提高合金的再結晶溫度，改善合金的高溫強度、韌塑性和高溫蠕變性。摻雜少量稀土元素不僅可以提高合金的性能，還能擴大其應用範圍。常見的稀土摻雜元素有La和Re。由粉末冶金法製備，通過摻雜La和Re的氧化物，制得La₂O₃-TZM合金和Re-TZM合金。

性能分析

La₂O₃-TZM合金的力學性能：經實驗發現La₂O₃-TZM合金的抗拉強度比未摻雜TZM合金提高了119MPa，屈服強度提高了49MPa，伸長率提高了4.3%。這主要是因為，彌散分佈的La₂O₃具有較強的彌散強化作用，對位錯具有較強的定紮作用，因此La₂O₃-TZM合金的強度較高。另外，其第二相顆粒比TZM合金小，分佈更均勻，所以塑性變形抗力大，屈服強度較高。總體而言，綜合力學性能較好。

La₂O₃-TZM合金的斷口形貌：TZM合金的斷口形貌是沿晶脆性斷裂，而La₂O₃-TZM合金為混合型韌窩-准解理斷口。彌散分佈的La₂O₃顆粒均勻分佈在晶內和晶界上，引起介面表面積的增大。所以，氧、碳、氮等雜質元素會優先在晶界和La₂O₃顆粒表面富集，大大降低雜質濃度，增強晶界結合強度，從而提高TZM合金的韌性。

TZM-Re合金的性能分析：Re元素在TZM合金中表現出強大的“錸效應”，摻雜Re不但可以提高合金的高溫性能，同時也能改善合金的室溫性能。隨著Re添加量的增加，TZM合金的抗彎強度並沒有明顯提高，其主要原因是合金材料在斷裂前發生不完全塑性變形。整體看來，Re-TZM合金的強度略降低，但TZM-Re合金表現出一定程度的室溫韌性。