纳米氧化镧增强Mo-Si-B合金多重强化效果分析

结合机械合金化和热压烧结技术制备的多相Mo-12Si-8.5B合金是由钼固溶体（α-Mo）和金属间化合物（Mo3Si和Mo5SiB2）组成的复合材料。合金的微观组织是Mo3Si和Mo5SiB2以颗粒形态弥散分布在具有连续结构α-Mo基体的晶粒内和晶界处。纳米尺度的La2O3颗粒主要分布在Mo-12Si-8.5B合金中α-Mo相的晶粒内,部分存在于Mo3Si和Mo5SiB2颗粒内。纳米La2O3颗粒的掺杂同时细化了α-Mo基体的晶粒和Mo3Si与Mo5SiB2相的颗粒从而使合金具有细小的微观组织,合金内α-Mo、Mo3Si和Mo5SiB2相的平均晶粒或颗粒尺寸均小于1μm。结合微观组织观察及力学性能试验结果,对Mo-12Si-8.5B合金中存在的细晶强化、固溶强化和颗粒强化多重强化效果的耦合作用进行了量化分析。     

W对Mo-Si-B合金微观组织和力学性能的影响

采用放电等离子烧结技术(SPS)在不同温度下制备Mo-12Si-8.5B和(Mo0.9,W0.1)-12Si-8.5B多相合金材料,研究了合金的微观组织和力学性能。结果表明,两种不同成分合金的组成相中都含有α-Mo、Mo3Si和Mo5Si B2相,在(Mo0.9,W0.1)-12Si-8.5B合金中还存在单质W以及含W的固溶体。随烧结温度提高,两种合金的致密度、硬度和抗弯强度都有所增加。在1600~1700℃烧结工艺条件下,少量W减少了Mo-12Si-8.5B合金中显微裂纹的数量和尺寸。W加入略降低了Mo-12Si-8.5B合金的硬度,但明显提高了Mo-12Si-8.5B合金的抗弯强度。1700℃烧结制备的(Mo0.9,W0.1)-12Si-8.5B合金的抗弯强度可达441 MPa,比Mo-12Si-8.5B提高了18%。     

烧结温度对Mo-10Si-8B-0.6%La_2O_3合金组织与性能的影响

采用机械合金化结合热压烧结技术分别在1400、1500、1600和1700℃下制备Mo-10Si-8B-0.6%La_2O_3合金,研究了不同烧结温度对合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,随着烧结温度的升高,合金内金属间化合物Mo_3Si相和Mo_5Si B_2相含量增多,导致合金的韧性降低,强度升高,但Mo_3Si和Mo_5Si B_2相弥散分布于α-Mo基体中同时也能起到细化晶粒尺寸的作用,从而提高合金的力学性能。烧结温度为1400℃时,合金中α-Mo含量最多,金属间化合物含量较少,此时合金的室温抗弯强度最高,达到238 MPa,但高温压缩强度仅为2247 MPa;当烧结温度为1700℃时,合金中的金属间化合物相含量达到最高值,此时合金的高温压缩强度为2485 MPa,室温抗弯强度则低至173 MPa。     

Microstructure and improved mechanical properties of Mo-12Si-8.5B alloys with lanthanum oxide addition

Mo-12 Si-8.5 B alloys with different La_2 O_3 contents were fabricated by mechanical alloying and then hot pressing.The effects of La_2 O_3 on microstructure,room and elevated temperature mechanical properties of Mo-12 Si-8.5 B alloys were studied.The microstructure of Mo-12 Si-8.5 B alloy with La_2 O_3 additions exhibits a continuous α-Mo matrix,where the spherical Mo_3 Si and Mo_5 SiB_2 intermetallic phases are distributed inside the grains and along the grain boundaries.The detailed microstructure shows that some nanoscale La_2 O_3 particles are dispersed mainly in the a-Mo grains and partially in the intermetallics.These La_2 O_3 particles can refine the grain sizes of a-Mo matrix and intermetallic,but the refining effect is limited with the La_2 O_3 addition further increasing.The mechanical testing results show that the La_2 O_3 addition simultaneously improves the compression strength and fracture toughness of Mo-12 Si-8.5 B alloy,due to that theα-Mo matrix is strengthened and toughened at ambient temperature and intermetallics are strengthened at elevated temperatures.The enhancing effect is sensitive to the amount of La_2 O_3 additions,and the Mo-12 Si-8.5 B alloy can obtain a better combination of strength and toughness when the content of La_2 O_3 is 0.9 wt%.     

不同B含量Mo-Si-B合金的高温抗氧化性能

测试了不同B含量(5%～17%,原子分数)的Mo-Si-B合金在1000～1300℃的抗氧化性能,并对其微观组织及抗氧化机制进行了分析。结果表明,Mo-Si-B合金的氧化行为受B含量和氧化温度共同影响,B元素主要通过改善表面玻璃相流动性和调节合金内a-Mo、Mo_3Si和Mo_5SiB_2三相的体积分数和微观组织来影响氧化膜的形成和生长过程。B含量的增加虽然有助于提升玻璃相在低温下的流动性而促使表面氧化膜快速成形和均匀覆盖,但在高温下氧化膜充足的流动性却不利于合金抗氧化性能的提升。在低温时Mo-Si-B合金的抗氧化性能受控于B含量,而在高温时抗氧化性能取决于a-Mo相含量。对于B含量较高的细晶Mo-12Si-17B合金,由于含有较多的Mo_5SiB_2相和较少的a-Mo相,在1000～1300℃整个氧化温度区间内,表面均能形成一层完整、致密的氧化膜。金属间化合物弥散分布的细晶结构可以确保Mo-Si-B合金表现出优异的抗氧化性能。     

渗硅对Mo-12Si-8.5B-(8Cr)合金抗高温氧化性能的影响

在Mo-12Si-8.5B-(8Cr)两种合金表面包埋渗制备硅化钼涂层,以改善Mo-12Si-8.5B合金的高温抗氧化性能,分析了材料的微观组织结构及其高温氧化行为。结果表明:通过包埋渗技术在Mo-12Si-8.5B合金表面获得了一层致密的硅化物涂层,添加Cr的合金表面硅化物涂层生长速率约是不含Cr合金的2倍。未渗硅处理的合金在800~1200℃的高温抗氧化性能较差。渗硅后Mo-12Si-8.5B和Mo-12Si-8.5B-8Cr合金在1200℃氧化60 h质量仅减少0.22和0.24 mg/cm~2。渗硅处理大幅度地改善了合金的高温抗氧化性能,归因于硅化钼涂层表面连续致密氧化膜的形成。     

双峰结构Mo-Si-B基体表面多层硅化物涂层的表征和抗氧化性能（英文）

由于在细晶Mo-Si-B合金中制备双峰分布的α-Mo晶粒能够在不显著降低合金强度的前提下大幅提高其断裂韧性,为了加强双峰结构合金的表面防护,同时保持其优异的力学性能,通过包埋渗在合金表面上制备了一个具有多层结构(MoSi_2,Mo_5Si_3和Mo_5SiB_2/MoB)的涂层。研究结果表明,相比在细晶结构基体上制备的涂层,双峰结构基体上的涂层表面较为粗糙,并且也表现出双峰分布的微观组织。此外,覆盖涂层后的双峰结构合金的断裂韧性依然良好,并且分布在涂层中的La_2O_3颗粒能够增韧涂层。具有涂层的双峰结构合金在1100～1300℃下展现出了卓越的抗氧化性,这是由于氧化过程中在涂层表面快速形成了一个薄且能自愈合的SiO_2-B_2O_3膜。随着氧化温度升高,SiO_2-B_2O_3膜的粘度降低,使得SiO_2-B_2O_3膜的厚度和氧化产物Mo_5Si_3均增加。并且,升高温度促进了 Si和B的互扩散,加速了Mo_5Si_3和Mo_5SiB_2/MoB层的增长。在1300℃下,由于单峰结构的MoSi_2涂层拥有更多的晶界,使得含涂层的细晶合金相比含涂层的双峰结构合金表现出更多的氧化增重。     

氧化镧弥散强化钼合金裂纹扩展的TEM原位观察

采用透射电子显微镜动态拉伸技术对氧化镧弥散强化钼合金的裂纹扩展过程进行原位观察.发现裂纹的扩展模式受基体晶粒尺寸与氧化镧颗粒的形状和尺寸影响.裂纹尖端遇到非常细小的晶粒时会发生沿晶界扩展;裂纹尖端遇到棒状微米级粗大氧化镧颗粒时,裂纹穿过氧化镧颗粒扩展;遇到椭球状亚微米级氧化镧颗粒时,裂纹越过氧化镧颗粒扩展,并发生裂纹扩展方向的偏转;而当裂纹扩展到细小的球状纳米级氧化镧颗粒时会被阻止,裂纹以"Z"字型或跨接的方式继续扩展.根据实验结果从裂纹扩展方式和能量耗散角度对氧化镧弥散钼合金的细晶增韧和颗粒增韧机制进行分析和讨论.     

Microstructure of La-TZM alloy doped with rare-earth oxide La203

在TZM钼合金的基础上掺杂稀土氧化镧,用粉末冶金法生产出掺镧TZM合金。采用SEM、EDS对不同配方稀土钼合金的微观结构进行了分析。结果表明,掺镧可显著降低合金的晶粒尺寸,合金晶粒尺寸随着掺镧量的增加而减小;合金内第二相弥散颗粒不仅存在于晶界,也存在于晶内,可同时强化晶界和晶粒;间隙元素C、O会在晶界的第二相上富集,Ti在合金中会形成粗大的Ti-Mo固溶体,而C会和Mo形成粗大的Mo2C。稀土氧化镧的掺杂能促进TZM合金弥散分布的细小第二相的析i‰     

掺镧TZM合金的组织结构

在TZM钼合金的基础上掺杂稀土氧化镧,用粉末冶金法生产出掺镧TZM合金。采用SEM、EDS对不同配方稀土钼合金的微观结构进行了分析。结果表明,掺镧可显著降低合金的晶粒尺寸,合金晶粒尺寸随着掺镧量的增加而减小;合金内第二相弥散颗粒不仅存在于晶界,也存在于晶内,可同时强化晶界和晶粒;间隙元素C、O会在晶界的第二相上富集,Ti在合金中会形成粗大的Ti-Mo固溶体,而C会和Mo形成粗大的Mo2C。稀土氧化镧的掺杂能促进TZM合金弥散分布的细小第二相的析出。     

Mg-9Li-3.57Al-0.5Si-0.25Ca合金的组织转变与力学性能

为了提高镁锂合金的强度,采用普通重力铸造法制备了Mg-9Li-3.57Al-0.5Si-0.25Ca合金,考察该合金经均匀化热处理及轧制变形后的微观组织演变及力学行为变化。结果表明,铸态Mg-9Li-3.57Al-0.5Si-0.25Ca合金主要由β-Li基体、α-Mg相、以及分布于α-Mg/β-Li相界、基体的AlLi大颗粒,少量的Mg Li2Al、Mg_2Si和(Mg,Al)_2Ca相组成。合金经不同时间均匀化处理后,β-Li基体及界面处的AlLi大颗粒溶解,而在α-Mg相内析出纳米AlLi颗粒、并逐步长大;同时长条状α-Mg相从β-Li基体中析出并逐步合并长大。再经热轧后,α-Mg相拉长细化;α-Mg相内、相界面处大量AlLi相回溶,消除了界面处大颗粒聚集分布状态;同时在α-Mg相、β-Li基体内形成高密度均匀弥散分布的纳米颗粒强化相,合金得到了有效强化。热轧合金的力学性能大幅度提高,其抗拉强度、屈服强度、伸长率分别达到216 MPa、164 MPa和9.51%。     

Mo_5SiB_2相合金700℃氧化行为

利用放电等离子烧结技术(SPS)制备了Mo_5SiB_2合金。对不同Mo_5SiB_2含量及相对密度的合金做700℃的循环氧化实验。结果表明:随着合金中的Mo_5SiB_2相含量和致密度的增加,其氧化动力学曲线由直线转变为两个不同的阶段,氧化层由挥发性氧化物MoO_3转变为MoO_2。当试样中Mo_5SiB_2含量和相对密度高时,氧化50 h后其表面会被连续的硼硅酸盐玻璃层覆盖,阻碍氧气的内扩散和MoO_3的挥发,表现出良好的抗氧化性能。     

稀土氧化镧掺杂钼合金的强化机制研究

使用粉末冶金工艺制备了不同体积分数稀七氧化镧颗粒掺杂的钼合金。观察了该合金的显微组织并测试了其力学性能。结果表明，稀士氧化镧掺杂钼合金由于其细小的氧化镧颗粒和细小的晶粒的作用而具有较高的屈服强度。对稀士氧化镧掺杂钼合金强化机制的分析结果表明，钼合金的屈服强度主要来源于三个部分：变形前基体强度、细小稀士氧化镧颗粒贡献的强度和细小钼合金晶粒贡献的强度，并给出了稀土氧化镧掺杂钼合金屈服强度与稀土氧化镧颗粒尺寸、体积分数以及晶粒尺寸之间的定量解析关系。     

高温Mo-12Si-8.5B合金制备工艺和性能

采用粉末冶金技术制备Mo-12Si-8.5B(at%)合金,对制备材料的微观组织形貌进行观察。结果表明:合金的微观组织为Mo-Mo3Si-Mo5SiB2,与Mo-Si-B相图预测一致;Mo-Si-B合金中新相(如Mo3Si,Mo5SiB2等增强相)的出现取决于Mo-Si-B合金中Mo、Si、B组分的相对含量以及制备工艺条件,符合相图的变化规律。断裂韧性和抗氧化性测试表明:制备材料的抗氧化性明显优于文献值;断裂韧性稍好于MoSi2。其机制可能为Mo-12Si-8.5B合金材料是富Mo(体心立方结构)的Mo-Si-B合金,并且Mo能够与Mo3Si、Mo5SiB2形成低共熔的微结构,合金设计的假设是体心立方Mo固溶体的存在将改善多相合金的性能。     

微细晶γ-TiAl合金的显微组织分析

采用粉末高能球磨及放电等离子烧结方法获得TiH2-47Al-0．2Si-5Nb和TiH2-47Al-0．2Si-7Nb两种微细晶合金。借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜及透射电子显微镜对两种合金的球磨粉末颗粒及烧结组织形貌、晶粒大小、微观应力等进行分析。结果表明,经24 h高能球磨的两种粉末颗粒均达到纳米尺度,晶粒微变应变值分别为1．296％和1．536％。球磨粉末经1000℃放电等离子烧结后的显微组织由等轴状的TiAl相及弥散分布的颗粒状Ti3 Al相组成,晶粒尺寸大部分低于500 nm,在晶界及晶内分布着大量的位错线及位错网。     

Ti-22Al-25Nb合金B2相在α_2+B2相区长大行为的研究

研究了Ti-22Al-25Nb合金在α_2+B2两相区不同加热温度和不同保温时间下,B2相晶粒的长大行为。结果表明,Ti-22Al-25Nb合金在α_2+B2两相区加热时,基体B2相的晶粒尺寸随着加热温度的升高而增大,α_2相颗粒对B2相晶界迁移具有钉扎和阻碍作用,从而抑制了B2相基体晶粒的长大;随着保温时间的延长,基体B2相晶粒尺寸长大速度呈现先快后慢的规律,这主要是由于当加热时间较短时,B2相晶粒尺寸较小,晶界扩散的驱动力较大,晶粒长大速度快,而随着加热时间的延长,B2相晶粒尺寸不断增大,晶界迁移驱动力减小,晶粒长大速度放缓。     

内燃机用Ti-42.5Al-4Nb-1Mo-0.2B合金高温组织研究

热处理可以有效细化Ti-Al合金晶粒,改善微观组织,提高性能.通过微观组织分析研究热处理温度对内燃机用Ti-42.5Al-4Nb-1Mo-0.2B合金组织的影响.结果 表明:合金在铸态下主要为片层状组织形貌,合金组织中的B2相和γ相以混合状态存在.淬火组织内大块γ相已经全部消失,B2晶粒内只存在数量较少的细小棒状α2晶...     

快速凝固法制备的铍青铜微观形貌研究

利用单辊急冷法制备了铍青铜QBe2.0合金带材,X射线粉末衍射仪(XRD)及场发射环境扫描电镜(ESEM)观察分析表明,合金相组成主要为过饱和相α及高温β相,其中β相为细小岛状结构,分布均匀.透射电子显微镜(TEM)研究发现,快速凝固所得合金内部微观结构均匀,晶粒为等轴晶,大小为1～2μm.α基体内部有大量的纳米级的γ过渡相颗粒析出.     

单晶Ni—6.0Al—6.5Ta—8.5Mo—6.5Cr合金的高温氧化及其氧化物分布特征

对单晶Ni-6.0Al-6.5Ta-8.5Mo-6.5Cr合金高温氧化后的组织结构进行了SEM观察,并用EDAX和X射线衍射对其氧化物进行分析,研究了合金氧化物的分布特征及其对持久性能的影响。结果表明：在大气环境的服股条件下无保护涂层合金的表层、次表层发生明显的氧化、内氧化现象;在氧化初期形成以Al为主的氧化物,在近表层处形成以Cr,Al和Ta为主的氧化物,在次表层形成的大颗粒内氧化物为α-Al2O3,Mo不参与合金的内、外氧化,近内氧化物处出现贫Al区,致使区为γ强化相消失;有保护涂层的单晶合金高温氧化后,贫Al区尺寸减小,区内无大尺寸内氧化物,因此使合金的持久性能明显提高。     

快速凝固法制备的铍青铜微观形貌研究

利用单辊急冷法制备了铍青铜QBe2．0合金带材，X射线粉末衍射仪（XRD）及场发射环境扫描电镜（ES-EM）观察分析表明，合金相组成主要为过饱和相α及高温β相，其中β相为细小岛状结构，分布均匀。透射电子显微镜（TEM）研究发现，快速凝固所得合金内部微观结构均匀，晶粒为等轴晶，大小为1～2μm。α基体内部有大量的纳米级的γ过渡相颗粒析出。