關(guān)于彌散強(qiáng)化合金的討論

1、關(guān)于彌散強(qiáng)化合金的討論主要內(nèi)容一、簡介二、理論模型三、制備工藝四、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀五、個人想法總結(jié)一、彌散強(qiáng)化合金簡介彌散強(qiáng)化合金是金屬或合金基體與高度彌散且不溶于基體的金屬或非金屬第二相顆粒構(gòu)成的材料。第二相顆粒通常是高溶點(diǎn)的氧化物、碳化物或氮化物顆粒，在較高的溫度下可以保持強(qiáng)化作用。此外，對第二相顆粒的分布也有要求：顆粒尺寸要?。?0-50nm），間距達(dá)到最佳范圍（100-500nm），并且在基體中均勾分布；微粒與基體互不作用，在高溫下聚集的傾向小。第二相的含量一般低于。應(yīng)用較多的是ALO、ThO、BeC、ZrN、ZrO、 BeO、YO等。這些顆粒的主要特征是高溫強(qiáng)度和抗蠕變性能好，其強(qiáng)化機(jī)

2、理類似于沉淀強(qiáng)化，不同的是沉淀強(qiáng)化合金在高于沉淀相溶解溫度加熱時，沉淀相顆粒會發(fā)生粗化和重溶，因此合金的使用溫度受到一定限制。而彌散強(qiáng)化合金的第二相顆粒在到達(dá)基體固相線溫度時可以保持穩(wěn)定，只有部分發(fā)生再析出，而這部分在析出的彌散顆粒質(zhì)點(diǎn)的存在也有助于改變合金的屈服強(qiáng)度以及蠕變和斷裂性能。二、彌散強(qiáng)化的理論模型制粉工藝的研究成型工藝的研究三、制備工藝制粉工藝內(nèi)氧化法:利用合金中含量較少且對氧具有很強(qiáng)親和力的合金元素與氧反應(yīng)，生成氧化物質(zhì)點(diǎn)作為彌散強(qiáng)化相。難保證其他合金元素不被氧化?；瘜W(xué)法：溶膠凝膠法、共沉淀法、浸潤法。均可成功地將YO添加到基合金中，但采用溶膠凝膠法制備的粉體最為理想。MA法:目

3、前大規(guī)模生產(chǎn)ODS合金的主要方法。目前MA法制粉多采用霧化預(yù)合金粉與細(xì)小氧化物顆粒在保護(hù)氣體環(huán)境中進(jìn)行高能球磨。1、制粉的研究ODS合金屬于粉末冶金高溫合金，由于粉末質(zhì)量嚴(yán)重影響合金的性能，因此對粉末要求很嚴(yán)格，要求其氣體及夾雜物含量低、粒度分布及形狀合適。此外，如何向合金粉末中添加氧化物及控制氧化物的形狀、粒度對于改善ODS合金性能至關(guān)重要。2、成型的研究成型工藝HIP成型：HIP在各個方向上對材料施加相等的壓力，不存在各向異性的問題，因此在ODS合金的制造中得到廣泛的應(yīng)用。HE成型：HE成型是將金屬材料加熱到在結(jié)晶溫度以上進(jìn)行擠壓的方法，大的剪切力可以碎花夾雜物、細(xì)化晶粒、實(shí)現(xiàn)超塑性變形，

4、有利于后續(xù)的變形加工。目前國際上普遍采用的ODS成型工藝主要包括熱等靜壓（HIP）、熱擠壓（HE）兩種，在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模主要采用熱等靜壓工藝，而在商業(yè)化生產(chǎn)工藝中主要采用熱擠壓工藝。四、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀銅基鐵基鎳基簡介用途研究現(xiàn)狀主要問題1、彌散強(qiáng)化鎳合金的研究氧化物彌散強(qiáng)化鎳基合金以高熔點(diǎn)的氧化物顆粒作為彌散強(qiáng)化相。與鑄造鎳基高溫合金相比，ODS 合金不會出現(xiàn)析出強(qiáng)化相隨著環(huán)境溫度的升高回溶入基體的情況，因此工作溫度不必受限于強(qiáng)化相溶解溫度。這一特性使 ODS 合金在許多需要面對高溫極限工作條件的產(chǎn)業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。用途：渦輪噴氣發(fā)動機(jī)導(dǎo)向葉片、渦輪葉片等。研究現(xiàn)狀：氧化物細(xì)化彌散工藝（在合

5、金化設(shè)備方面，開發(fā)出了轉(zhuǎn)速更高、研磨球相對速度更高、能量輸出更大、污染更小的球磨設(shè)備Simoloyer 球磨設(shè)備；在工藝方面研究了合金化元素對細(xì)化氧化物的影響。初步揭示了氧化物細(xì)化的機(jī)理。）成型和熱處理工藝（一般而言，ODS 鎳基合金采用包套熱擠壓技術(shù)進(jìn)行成型加工。人們在如何得到縱向柱狀晶方面已經(jīng)做出許多工作。探明了影響二次再結(jié)晶的因素，得出了適宜的熱處理工藝?？梢哉f制備工藝已成熟。主要問題：怎樣減小氧化物的粒徑以保證組織長期穩(wěn)定性及力學(xué)性能；橫向蠕變脆性問題。2、彌散強(qiáng)化銅合金的研究：彌散強(qiáng)化銅合金是一類有優(yōu)良綜合物理性能和力學(xué)性能的結(jié)構(gòu)功能材料，因其優(yōu)良的高溫強(qiáng)度、高導(dǎo)電性和高導(dǎo)熱性，已廣

6、泛應(yīng)用于電力、電子、機(jī)械等工業(yè)等領(lǐng)域，并且在某領(lǐng)域有著其它材料不可替代的優(yōu)勢。用途：電阻焊電極；高壓隔離開關(guān)導(dǎo)電桿；低壓電器觸頭材料；整流子等。研究現(xiàn)狀：組分的設(shè)計(jì)（AlO、TiB、石墨、TiSiC,類型、含量、微觀結(jié)構(gòu)等）；工藝研究（機(jī)械合金化、內(nèi)氧化、化學(xué)法、溶膠凝膠法）主要問題：強(qiáng)化相（第二相的引入提高某方面性能而不降低其他性能）；粉末細(xì)化（粉末細(xì)化對彌散起重要作用，如何制取超細(xì)粉末）；致密性（如何在燒結(jié)過程中控制工藝參數(shù)和采取特殊的燒結(jié)方法和燒結(jié)后增加工序來增加致密度）;產(chǎn)業(yè)化（工藝過程復(fù)雜，容易參數(shù)不穩(wěn)定）3、彌散強(qiáng)化鐵基合金的研究：氧化物彌散強(qiáng)化（Oxide Disperison

7、Strengthened, ODS)鐵素體合金由于其優(yōu)異的高溫力學(xué)性能和良鐵素體合金由于其優(yōu)異的高溫力學(xué)性能和良好的抗福照腫脹能力，被公認(rèn)為是最有希望的SCWR燃料包殼候選材料。ODS鐵素體合金是通過合理的工藝技術(shù)添加高溶點(diǎn)的納米級氧化物顆粒到鐵素體鋼基體中制備而成，不僅能夠提高合金高溫力學(xué)性能，而且可以增強(qiáng)合金的輻照穩(wěn)定性，進(jìn)而提高合金的使用溫度極限。用途:航空發(fā)動機(jī)殼體、高溫結(jié)構(gòu)件、中子反應(yīng)包殼管材料等。研究現(xiàn)狀：早期的氧化物彌散強(qiáng)化鐵基合金研究主要是以Fe-Al O 為材料體系。Gatti分別采用了四種方法制備了Al O 增強(qiáng)鐵基合金材料,右表為兒種常見的商業(yè)用或研究中的ODS鐵基合金。

8、近年來,一種具有納米團(tuán)簇微結(jié)構(gòu)的Fe-Cr-W-Ti-Y-O鐵素體合金引起了粉末冶金領(lǐng)域的極大研究興趣。合金一般通過機(jī)械合金化工藝及后續(xù)熱擠壓或熱等靜壓,制備而成,通過TEM及3DAP觀察到合金基體中彌散分布幾個納米尺寸的原子團(tuán)簇。對于Ti-Y-O納米化合物的形成,還未有統(tǒng)一的解釋。主要問題:如何準(zhǔn)確表征彌散氧化物顆粒，球磨工藝使機(jī)械合金化產(chǎn)生的粉體性質(zhì)復(fù)雜多變，球磨介質(zhì)的磨損會導(dǎo)致粉體污染。4、新工藝的提出Provides simplified fabrication process.reduce fabrication cost and can efficiently fabricate

9、end products.Adjust the area or depth of the site of melting on the matrix surface of step 1.Reduce processing required for the joining of the ODS alloy.Overcomes the shortcoming of the conventional ODS method of melting a matrix and adding oxide.Sufficiently increase the mechanical strength of the metal.Advantagement:五、個人想法總結(jié)1、彌散強(qiáng)化是強(qiáng)化效果較大的一種強(qiáng)化合金的方法，很有發(fā)展前途。但還有很多問題亟待解決，例如：制備工藝復(fù)雜，設(shè)計(jì)操作程序眾多，需優(yōu)化制備工藝以降低成本，合金的蠕變、疲勞、焊接特別是輻照性能數(shù)據(jù)庫有待充實(shí)完善。國內(nèi)應(yīng)盡快組織開展彌散強(qiáng)化合金系統(tǒng)的研究工作。以便其在各重大領(lǐng)域發(fā)揮其作用。2、目前應(yīng)用最廣泛的制粉工藝是機(jī)械合金化法（MA），該技術(shù)最早是由美國國籍鎳公司（INCO）公司的J.S.Benjamin等人于1969年研制并應(yīng)用，自MA技術(shù)成功應(yīng)用于高溫合金制備以來,研究者針