W-4Re-0.27HfC合金的1500~1700℃拉伸蠕变性能及损伤机理

本文研究了粉末冶金制备的W-4Re-0.27HfC合金的拉伸蠕变行为,测试环境为真空,蠕变温度为1500~1700℃,蠕变应力为40~60MPa。采用SEM、EBSD和TEM观察其微观组织,表征晶粒尺寸和位错等组织在蠕变过程中的演变规律。结果表明,W-4Re-0.27HfC合金的稳态蠕变速率范围为1′10-7~5′10-6,较纯钨(W)低两个数量级。W-4Re-0.27HfC合金抗蠕变性能优于纯W主要原因是弥散分布的HfC颗粒钉扎位错和Re取代W原子产生晶格畸变阻碍位错运动,降低位错迁移率。蠕变温度为1500℃时,W-4Re-0.27HfC的蠕变机制以位错滑移为主,伴随有晶界滑动。随着温度升高,位错攀移成为主要蠕变机制。HfC颗粒塞积位错,导致HfC/基体界面结合变差,HfC颗粒剥落出现孔洞,合金蠕变性能下降。     

TZM合金强化研究进展

概述了TZM合金的强化机理以及合金中碳化物的形成机制和脱氧机制,综述了添加铼、稀土元素等合金元素和碳纤维,以及中子辐射对材料性能的影响,并对TZM合金表面铝化物和硅化物抗氧化涂层以及涂层制备方式做了详细分析。     

Mo-30W钼合金棒材再结晶行为研究

采用粉末冶金工艺制备了Mo-30W钼合金棒材, 通过拉伸力学性能测试、硬度测试、光学显微镜(optical microscope, OM)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM) 及能量色散谱仪(energy dispersive spectrometer, EDS) 等测试分析手段, 研究了Mo-30W钼合金棒材的再结晶行为。结果表明, 由于W的固溶强化和变形强化, Mo-30W钼合金棒材在1600℃高温抗拉强度达到170MPa, 延伸率为10%, 高温力学性能得到明显提升; 在1300~1500℃范围内, 随着温度的升高, Mo-30W钼合金棒材强度和硬度先保持稳定然后显著下降; 在1500℃时, Mo-30W钼合金棒材发生了完全再结晶, 抗拉强度为385 MPa, 维氏硬度为HV10 185, 抗拉强度和硬度值达到最低。     

钼合金制备工艺的研究进展

纯金属钼存在低温脆性、再结晶脆性、抗高温氧化能力较差等明显缺点,极大限制了其应用范围,通过在钼基体中添加第二相(稀土氧化物(La_2O_3、Ce_2O_3、Y_2O_3)和碳化物(TiC、ZrC、HfC))形成的钼合金因具有良好的高温性能、较低的韧脆转变温度、较高的再结晶温度受到了国内外学者的广泛关注。本文对三种钼合金制备工艺(固–固掺杂、固–液掺杂和液–液掺杂)进行了总结,并对其发展趋势做出了展望,结果表明采用液–液掺杂工艺能显著提高材料的均匀性和力学性能。     

HfC含量对钼钛锆合金显微组织和力学性能的影响

在钼钛锆（titanium zirconium molybdenum alloy,TZM）合金粉末中分别添加质量分数为0、0.25%、0.50%、1.00%的HfC粉末颗粒,利用粉末冶金结合轧制变形的方法制备多元复合强化钼合金。通过金相组织观察、扫描电子显微镜形貌表征、能谱分析以及力学性能测试等手段,研究了HfC颗粒对TZM合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,添加HfC颗粒可以抑制TZM合金晶粒在烧结过程中的长大,但添加量超过0.50%时,抑制效果减弱。当HfC颗粒质量分数为0.25%时,TZM合金的室温和高温抗拉强度最强,维氏硬度最高,塑性最优。     

氧化锆含量对钼合金组织和性能的影响

采用粉末冶金工艺制备了含不同质量分数氧化锆（ZrO₂）的钼合金棒材,通过拉伸力学性能测试、硬度测试、光学显微镜观察等分析手段,研究了ZrO₂含量对钼合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:ZrO₂的添加细化了钼合金晶粒,随着ZrO₂质量分数的增加,钼锆合金的硬度和室温抗拉强度增加。当ZrO₂质量分数为2.5%时,钼锆合金的硬度达到最大值（HV₁₀ 240）,抗拉强度达到最大值（820 MPa）。     

退火工艺对MHC钼合金板材组织和力学性能的影响

采用粉末冶金工艺制备了MHC钼合金板材,通过拉伸力学性能测试、硬度测试、金相分析等测试手段,研究了退火温度对MHC钼合金板材显微组织和力学性能的影响。结果表明:轧制后的MHC钼合金板材的纵向抗拉强度为1150 MPa,规定塑性延伸强度为1020 MPa,伸长率为10.5%,维氏硬度为352 HV10。MHC钼合金板材在1400℃开始发生再结晶,到1700℃发生了完全再结晶,其抗拉强度和硬度均随退火温度的升高而降低,在1300~1500℃范围内伸长率随退火温度的升高而升高,在1500~1700℃范围内伸长率随温度的升高而降低,在1500℃的伸长率最高,达到22.5%。     

退火温度对钨铼合金组织和性能的影响

采用粉末冶金工艺制备了钨铼合金,通过拉伸性能测试、硬度测试、光学显微观察等手段,研究了退火温度对钨铼合金组织和性能的影响。研究表明：锻造后的钨铼合金室温抗拉强度为1620 MPa,断后伸长率为20%,维氏硬度为HV₃₀ 540。钨铼合金在1500℃时开始发生局部再结晶,1700℃时发生晶粒长大。钨铼合金的室温抗拉强度、维氏硬度随着退火温度的提高而降低,断后伸长率随着退火温度的升高先增大后减小。     

钼及钼合金在核反应堆中的应用

钼及钼合金因具有熔点高、高温强度高、高温蠕变速率低、抗热冲击性能好,并具有良好的导热导电性、低的线膨胀系数和溅射率等优点,被广泛应用于高温液态金属冷却反应堆的燃料包壳和堆芯结构材料、热离子堆二极管的发射极材料、核聚变反应堆中的面向等离子体的壁材料等。详细介绍了钼及钼合金单晶、TZM钼合金、钼稀土合金、钼铼合金的制备工艺、研究进展及其在核反应堆中的典型应用,并对其应用前景及发展趋势进行了展望。