粉末冶金法制備9Cr-ODS-RAFM第一壁結(jié)構(gòu)材料及組織性能研究.pdf

1、本文首先對(duì)低活化鐵素體\馬氏體(RAFM)鋼的性能參數(shù)、發(fā)展以及國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹和總結(jié);其次,概述了氧化物彌散強(qiáng)度化技術(shù)以及熱處理技術(shù)在RAFM鋼中的應(yīng)用以及研究現(xiàn)狀;最后,介紹了放電等離子體燒結(jié)(SPS)技術(shù)的工藝特點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上提出了本文的研究目的、內(nèi)容、以及技術(shù)路線。
　　采用機(jī)械合金化(MA)+真空燒結(jié)工藝制備9Cr-ODS/RAFM合金,研究了球磨工藝、壓制工藝以及燒結(jié)工藝對(duì)合金組織和性能的影響,以優(yōu)化工藝參數(shù)

2、,制備出高性能9Cr-ODS/RAFM合金。結(jié)果表明,在球磨轉(zhuǎn)速為220r/min,球料比為20:1,不加硬脂酸(SA)作為過程控制劑的條件下,行星球磨48h后, Fe–9Cr–1.5W–0.4Mn–0.4Ti–0.2Si–0.2V–0.1Ta–0.1C–0.3 Y2O3粉末已基本實(shí)現(xiàn)合金化,但是此球磨工藝的出粉率較低;在此基礎(chǔ)上,改進(jìn)球磨工藝,采用M1球磨工藝(未添加 SA球磨48h后,再添加2wt％SA球磨2h),粉末的出粉率高并且

3、可基本實(shí)現(xiàn)合金化;采用單向模壓成形,當(dāng)壓制壓力高于700MPa時(shí),壓坯的孔隙率以及抗彎強(qiáng)度變化較小;9Cr-ODS/RAFM合金的最佳燒結(jié)溫度為1390℃,此時(shí)燒結(jié)體的抗拉強(qiáng)度為600MPa,伸長(zhǎng)率為23.1％,當(dāng)燒結(jié)溫度升高至1420℃時(shí),燒結(jié)體的性能急劇下降。
　　本文研究了Y2O3及燒結(jié)溫度對(duì)9Cr-RAFM合金組織和性能的影響。結(jié)果表明,添加0.3wt％Y2O3的試樣(ODS試樣)在各燒結(jié)溫度下,抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率均要優(yōu)于未

4、添加Y2O3的試樣(Non-ODS試樣),ODS試樣、Non-ODS試樣的最佳燒結(jié)溫度分別為1390℃、1360℃,在此溫度下ODS試樣抗拉強(qiáng)度為600MPa,伸長(zhǎng)率為23.1％,Non-ODS試樣的抗拉強(qiáng)度為470MPa,伸長(zhǎng)率為13％;9Cr-ODS/RAFM合金的顯微組織由馬氏體、鐵素體、M23C6和Y-Ta-O化合物(白芯黑環(huán)物相)組成。能譜分析結(jié)果表明,Y-Ta-O化合物的芯部富含Y、Ta、O元素,外環(huán)則富含Cr、V、Ti元素

5、,從熱力學(xué)角度考慮, Cr\V\Ti環(huán)可以起到潤(rùn)濕作用,促進(jìn)Y2O3基物相的形成,進(jìn)而提高RAFM鋼的力學(xué)性能;Non-ODS試樣的顯微組織由馬氏體、鐵素體、M23C6和TaC組成,TaC性硬脆,偏聚于晶界,能夠弱化晶界區(qū)的形變強(qiáng)化能力,從而降低Non-ODS試樣的斷裂韌性,因此應(yīng)該控制Ta在RAFM鋼中的加入量。
　　本文研究了熱處理工藝對(duì)9Cr-ODS/RAFM合金組織和性能的影響。結(jié)果表明,Y2O3不僅有細(xì)化晶粒的效果,而且

6、Y2O3的彌散強(qiáng)化作用,可以使9Cr-ODS/RAFM合金具有較好的組織穩(wěn)定性;DSC分析結(jié)果表明,9Cr-ODS/RAFM合金的居里溫度為741.9℃,奧氏體開始轉(zhuǎn)變溫度(Ac1)和奧氏體完成轉(zhuǎn)變溫度(Ac3)分別為851.3℃和955.01℃;9Cr-ODS/RAFM合金的最佳熱處理工藝為:1160℃水冷+760℃空冷。
　　本文對(duì)MA+SPS工藝制備9Cr-ODS/RAFM合金及其組織性能特點(diǎn)進(jìn)行了探索性研究。結(jié)果表明,采用