【摘 要】
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氧化物弥散强化（ODS）铜合金以其优异的高温力学性能和抗辐照性能成为了热核聚变实验反应堆偏滤器热沉材料的主要候选。合金中均匀分布着纳米氧化物颗粒,颗粒的类型、大小、体积分数以及合金的制备加工技术对合金性能有重要影响。机械合金化法是制备该合金的主要手段,传统机械合金化法以Cu粉和Y2O3粉为原料,通过高能球磨使Y和O固溶到Cu粉中,但由于Y2O3极为稳定,球磨耗时长、效率低。为此,本课题提出使用稳定
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氧化物弥散强化（ODS）铜合金以其优异的高温力学性能和抗辐照性能成为了热核聚变实验反应堆偏滤器热沉材料的主要候选。合金中均匀分布着纳米氧化物颗粒,颗粒的类型、大小、体积分数以及合金的制备加工技术对合金性能有重要影响。机械合金化法是制备该合金的主要手段,传统机械合金化法以Cu粉和Y2O3粉为原料,通过高能球磨使Y和O固溶到Cu粉中,但由于Y2O3极为稳定,球磨耗时长、效率低。为此,本课题提出使用稳定性较低的Cu2O或Ti O2作为氧源代替Y2O3进行机械合金化,使其与原料粉末中的Y原位反应生成纳米氧化物颗粒。本课题以Cu-Y-Cu2O（纯Cu粉、纯Y粉、Cu2O粉）、Cu-Y-Ti O2（纯Cu粉、纯Y粉、Ti O2粉）、（Cu,Y）atomized-Cu2O（（Cu,Y）雾化合金粉、Cu2O粉）和（Cu,Y）atomized-Ti O2（（Cu,Y）雾化合金粉、Ti O2粉）四种体系粉末为对象,研究了原料粉末类型对机械合金化效果的影响,揭示了粉末的机械合金化过程和机理,并通过放电等离子烧结成功制备出纳米Y2O3以及纳米Y2Ti2O7弥散强化铜基复合材料。主要结果如下:（1）球磨相同时间后,与Cu-Y-Cu2O/Ti O2体系粉末相比,（Cu,Y）atomized-Cu2O/Ti O2体系粉末尺寸更小,Y分布更均匀,说明雾化合金粉的使用有利于机械合金化的进行。（2）随着球磨时间的增加,（Cu,Y）atomized-Cu2O/Ti O2体系粉末粒径经历增大、减小、增大、轻微减小、平衡五个阶段,Y元素在Cu基体中不断均匀化,球磨至48h后,完全实现合金化。（3）（Cu,Y）atomized-Cu2O与（Cu,Y）atomized-Ti O2体系的烧结材料中分别形成了大量纳米Y2O3与纳米Y2Ti2O7颗粒,形貌接近球形,退火后,纳米颗粒数量进一步增多。另外,由于粉末在机械合金化后积蓄了大量应变,使烧结材料的Cu基体中形成了大量纳米晶粒,退火后,Cu晶粒纳米化程度降低。
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