ZrC对W合金性能与组织结构的影响-论文.pdf

《ZrC对W合金性能与组织结构的影响-论文.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第42卷第7期稀有金属材料与工程V_01．42．No．72013笠7月RAREMETL～IATERIALSANDENGINEERINGJuly2013ZrC对W合金性能与组织结构的影响张顺，范景莲，成会朝，田家敏，成创功(中南大学粉末冶金国家重点实验室，湖南长沙410083)摘要：采用粉末冶金方法制备W-ZrC合金，研究ZrC对w合金的力学性能和组织结构的影响。显微组织分析表明：ZrC显著提高了合金相对密度和拉伸强度。ZrC均匀分布在w基体中，并与w生成含W、zr、c和0等多元素的第二相粒子。存在于晶界之间的第

2、二相粒子，有效抑制了合金烧结过程中的晶粒长大，随合金中ZrC含量的增加，合金晶粒尺寸减小。同时，随ZrC的添加，合金断口由沿晶断裂转变为沿晶断裂和穿晶断裂的混合断裂特征。关键词：W-ZrC合金；相对密度；拉伸强度：显微组织；断口形貌中图法分类号：TG146．41文献标识码：A文章编号：1002．185X(2013)07—1429．04难熔金属钨具有高的熔点、良好的抗氧化性和加制，制备出各种不同成分的W-ZrC合金压坯样品。将工特性，因而在高温领域中获得广泛应用，但是由于压坯试样在氢气中进行预烧，预烧温度为100

3、0℃，保纯钨密度太高(19-3g／cm)，并且在高温时钨的强度随温120min。然后分别在1900℃和2000℃高温条件下着温度的升高急剧降低，限制了其在更高温服役条件进行烧结。下的应用[1。在W中添加如Y2O3、La2O3、ThO2、采用阿基米德排水法测量样品的密度；采用HfC、TiC、ZrC等第二相粒子进行弥散颗粒增强，有Instron．3369型力学试验机检测样品的拉伸性能；采用助于基体提高高温强度和服役温度，获得更高的弹性MeF3A型金相显微镜进行样品显微组织观察；采用捷模量、良好的抗中子辐射能力等性能

4、并降低了合金密克NOVATMNanoSEM230超高分辨率场发射扫描电度[1,21。镜观察样品断口形貌，并利用EDS能谱仪进行选区或ZrC不仅具有高熔点(3420℃)、良好的高温强度定点成分分析以及与W相近的热膨胀系数等优点[4]，在高温下与2结果与分析w形成稳定的(Zr，w)c相，可以避免亚稳态或低熔点相的生成[1】因此，ZrC增强w成为w领域新的研2．1ZrC对w合金相对密度和拉伸强度的影响究方向[2-6]。目前，国内外关于ZrC增强w复合材料图I为W-ZrC合金相对密度与ZrC添加量之间的的研究，主要集中

5、在材料制备技术方面。使用非均相关系。随ZrC添加量升高，W-ZrC合金相对密度增加。沉淀一热还原法制备合金包覆复合粉末，不仅可改善第这主要是由于采用非均相沉淀．热还原法对w与ZrC二相粒子在基体中的分散性和相容性，而且超细复合粉末进行包覆复合后，W／ZrC界面活性得到提高，从粉末可促进烧结，有利于烧结致密化【’8]。为此，本研而大幅提高了其烧结活性，因而W-xZrC合金相对密究采用非均相沉淀．热还原法制备了W／ZrC复合粉末，度较纯w要高，同时，合金相对密度的大小受合金内并烧结制备W-ZrC合金，研究ZrC对W

6、-ZrC合金性部孔隙影响，因此，孔隙数量及孔隙尺寸均会导致相能的影响，并对其显微组织结构分析。对密度变化。由于非常均匀分布在W晶粒中的ZrC抑制了w晶粒长大，增加了晶界活性区域面积，降低1实验了w晶粒内部气孔数量，同时，在高温烧结过程中，试验以仲钨酸铵和ZrC粉为原料，采用非均相沉非化学计量化合物ZrC生成的碳空位可以有效提高淀法制备前驱体粉末，随后将前驱体粉末放入陶瓷坩其发生体积扩散和晶界扩散的能力[91，在烧结过程中埚中，并推入H：还原炉进行低温煅烧还原，冷却后得有效地减少了合金内部孔隙数量及孔隙尺寸，因而

7、合到W／ZrC复合粉末，ZrC含量分别为1％、2％、3％、金致密化程度随之升高。4％、5％(质量分数，下同)。将W／ZrC粉末混合、压当ZrC含量过高时，ZrC粒子容易发生团聚长大，收稿日期：2012．07．22基金项目：国家杰出青年科学基金资助项目(50925416)作者简介：张顺，男，1986年生，硕士生，中南大学粉末冶金国家重点实验室，湖南长沙410083，E-mail：shun918@126．corn·1432·稀有金属材料与工程第42卷力要大于基体【2】，W基体将应力载荷传递给ZrC粒子，Refrac

8、toryMetalsandHardMaterials[J]，2007，25：445而球形粒子抵抗变形能力强，较W晶粒更难发生断裂，[4】DavidWL，ZhangYS，LiuYJeta1．JournaloftheEuropean因此，合金在承受载荷情况下，W晶粒优先发生穿晶CeramicSociety[J]，2010，30：2265解离断裂，W-ZrC合金强度得到显著提高；当ZrC添【