掺杂方式对TZM合金烧结坯组织性能的影响

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TZM(0.4%~0.55%Ti,0.06%~0.12%Zr,0.01%~0.04%C)合金是应用最广泛的钼合金之一,具高熔点、大强度、高弹性模量、强抗蚀性及良好的高温力学性能。本文利用粉末冶金法制备了TZM合金及掺镧TZM合金,采用固-固和固-液两种掺杂方式,即Mo、Ti、Zr以Mo粉、ZrH2粉、TiH2粉末的形式加入、而La、C分别以硝酸镧、硬脂酸和La2O3粉末、石墨的形式混料掺杂。通过SEM观察合金粉末及烧结坯的组织形貌,利用EDS进行物相分析,并用WDW100-10t电子拉伸机对烧结坯性能进行了测试,探索不同掺杂方式对La-TZM合金烧结坯组织性能影响规律。主要研究结果有:采用固-液掺杂方式比固-固掺杂方式效果好,掺杂进入TZM合金粉末的元素更细小、分布更均匀,钼合金的综合性能显著提高,从而提高了钼合金的强度和韧性。采用固-液混合,掺杂硝酸镧与硬脂酸溶液的方法,得到了强度为342MPa,延伸率为1.54%的掺镧TZM钼合金烧结坯。无论是固-固还是固-液混合,掺镧对TZM合金的性能均产生了重要影响,是提高合金综合性能的主因。钉扎在晶界细小的La氧化物(或碳化物)第二相粒子有效阻碍了晶界滑移,减小了位错分布密度,抑制了晶粒的长大,对钼合金起到了强化、韧化的作用。掺碳方式是提高钼合金综合性能影响是次要因素,这是因为碳的合金配比较小(0.06%);硬脂酸的自身特性对压坯以及烧结有很好的优化作用,增加了压坯和烧结密度,分别增加了10%和4%。
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