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MHC合金粉末冶金制备及其锻造棒材力学性能研究

2021-03-19杨秦莉付静波周新文张菊平

中国钼业 2021年1期
关键词:力学性能

赵 虎,杨秦莉,付静波,武 洲,何 凯,安 耿,周新文,张菊平

(金堆城钼业股份有限公司,陕西 西安 710077)

0 引 言

钼基合金强化的主要途径是利用掺杂的第二相粒子的弥散强化作用来强化钼金属材料,如已经广泛应用的稀土钼合金、TZM/TZC合金、K/Si钼合金等[1-6]。钼-铪-碳(Mo-Hf-C,简写为MHC)合金与TZM、TZC合金属于同一体系的钼基耐高温合金,广泛应用于高温成形领域,如等温锻造模具、挤压模具、不锈钢穿制钼顶头等[7-8]。比较HfC粒子与ZrC、TiC粒子的性能,其对应的熔点分别是:3 830 ℃、3 420 ℃、3 100 ℃;生成的自由能分别是:-180 kg/(g·℃)、-163.3 kg/(g·℃)、-159 kg/(g·℃),由此可见HfC的熔点均比TiC、ZrC高、生成的自由能则更低,说明其高温热力学稳定性更强[9],因此HfC粒子比TiC、ZrC粒子性能更优越,依赖在钼基体中所形成HfC强化的MHC合金的性能更优异。

MHC合金之前大多用真空熔炼法制备。熔炼MHC合金坯经挤压、模锻(轧制)等大变形加工成破碎粗大的柱状晶后能制备出具备优异金属特性的钼合金棒材或板材,但该工艺的成材率较低且成本巨大[10]。近年来,粉末冶金领域生产技术及设备工装大幅改进,钼粉的纯度或合金粉末的均质性大幅提高,粉末冶金法(Powder Metallurgy,P/M)成为制备钼及钼合金材料的主要发展方向;同时,关于MHC合金材料的研究大多集中在了强化机理方面[11],因此非常有必要研究MHC合金的粉末冶金制备工艺、后续加工工艺及其材料组织和性能。

1 试验方法

1.1 MHC合金粉成分

试验中将常规Mo粉和HfC粉、石墨粉按照表1设计的成分比例充分混合,每批次钼粉和掺杂试剂共计5 kg,混料时间4 h。Mo粉的微观形貌和粒度分布见图1和图2,Mo粉和HfC粉的物化指标见表2和表3。……

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