鐵基高溫合金Fe13CrWTiY的熱擠壓成形與微觀結(jié)構(gòu)演化.pdf

1、近年來，多種氧化物彌散強(qiáng)化(ODS)鐵基高溫合金表現(xiàn)出優(yōu)良的高溫力學(xué)性能尤其是高溫蠕變性能，并且可以比傳統(tǒng)鐵基高溫合金應(yīng)用于更高的溫度。 本研究采用粉末冶金方法制備鐵基高溫合金Fe13CrWTiY。討論了粉末不同溫度與不同氧化時(shí)間的氧化行為中，氧含量的變化以及含氧相的變化情況。分析了氧在合金粉末中的可能的存在形式。采用掃描電鏡和金相顯微鏡觀察預(yù)合金粉末的形貌并結(jié)合粉末與擠壓塊體的斷面能譜，分析了不同氧化條件下氧及其它合金元素的分

2、布情況。在3:1，6:1和9:1三種不同擠壓比情況下對(duì)合金粉末進(jìn)行了熱擠壓。通過金相顯微鏡、掃描電鏡和透射電鏡觀察了材料經(jīng)擠壓后的微觀組織。通過透射電鏡對(duì)擠壓后的顆粒界面，晶界與孔隙進(jìn)行了觀察。結(jié)合透射電鏡中新生的三叉晶界以及擠壓組織對(duì)于擠壓過程中合金的再結(jié)晶行為進(jìn)行了探討。對(duì)致密化的合金塊體進(jìn)行了熱處理，研究其在700-1250℃范圍內(nèi)不同溫度下真空退火兩小時(shí)空冷后，合金顯微硬度的變化。并結(jié)合物相分析及顯微組織分析，研究了合金在不同溫

3、度退火時(shí)組織和相的變化情況。得到的結(jié)論如下： (1)在500℃左右氧化時(shí)，粉末含氧量與氧化時(shí)間大體呈線性關(guān)系。氧化物的形態(tài)受氧化時(shí)間影響明顯。當(dāng)氧化時(shí)間超過8小時(shí)，合金中的氧主要以Fe2O3形式存在，這種氧化物主要以氧化層的形式包覆在粉末顆粒表面。提高氧化溫度而縮短氧化時(shí)間，可以抑制Fe2O3氧化層的形成。氧化可以造成合金基體中Ti、Y原子的偏析，這兩種原子傾向于向氧含量高的區(qū)域擴(kuò)散，并很可能與氧原子結(jié)合形成細(xì)小的氧化物或復(fù)合離

4、子。 (2)對(duì)氧化處理的粉末進(jìn)行3:1擠壓時(shí)，通過顆粒的塑性變形，相鄰顆粒間達(dá)到完全接觸，可以觀察到清晰的顆粒邊界。Ti、Y氧化物有在顆粒邊界偏聚的現(xiàn)象。擠壓比對(duì)致密化過程具有重要影響。當(dāng)擠壓比達(dá)到6:1以上時(shí)，顆粒邊界消失。原有的邊界位置可以觀察到鏈狀分布的孔隙。這些孔隙大小一般都為0.5 μm。擠壓過程伴隨有明顯的再結(jié)晶。 (3)合金在1100℃以下的范圍內(nèi)退火2小時(shí)能夠有效抵抗再結(jié)晶并保持穩(wěn)定的力學(xué)性能與組織形態(tài)。