氧化钇弥散强化钨基复合材料的制备及其性能评价
2012-12-31周张健骆学广屈丹丹
中国钨业 2012年1期
谈 军,周张健,钟 铭,骆学广,屈丹丹
(1.北京科技大学 材料科学与工程学院,北京 100083;2.北京天龙钨钼科技有限公司,北京 101117)
钨及其合金具有高熔点、高热导率、高密度、低热膨胀系数、优良的耐蚀性、优异的抗热冲击和抗中子辐照性能以及热电子发生能力强等性能,从而在航空航天、核工业、电子、化工等领域得到广泛的应用[1-3]。然而,由于W具有低温脆性,界面结合力小、较高的韧脆转变温度、低的再结晶温度以及辐照硬化和脆化等特性,从而限制了钨的广泛应用[1]。
氧化物(ThO2[4],La2O3[5-6],HfO2[7],Y2O3[7-9]等)熔点高,高温稳定性好,且它们在钨基体中的固溶度小,因而常常被用作钨的弥散强化相。在烧结过程中,弥散相的钉扎效应阻碍了高温回复及再结晶过程,提高了再结晶温度,抑制了钨晶粒的长大,从而提高钨合金的高温强度和蠕变性能,改善钨的低温延性,降低了钨的韧脆转变温度。在细化晶粒和促进材料致密化上,Y2O3是最佳的氧化物弥散强化相,它能显著的细化W晶粒和提高钨合金的穿甲和自锐化能力[7,10]。
研究表明,随着Y2O3含量的增加,钨合金在高温固相烧结时产生部分液相,从而促进了钨的烧结致密化,进而提高了钨的力学性能。当Y2O3的添加量为5%(质量分数)时,W的晶粒可细化至3.7μm[7-8]。但当Y2O3含量过高时,W-Y2O3合金的高温力学性能显著降低,从而限制了钨在高温结构材料方面的应用[9]。此外,由于钨对氧具有较高的敏感性,钨粉体及其制备工作过程中引入的氧极易引起钨的脆化,为了降低钨中的氧。……
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