鐵基高溫合金Fe13CrWTiY的熱擠壓成形與微觀結構演化.pdf

1、近年來，多種氧化物彌散強化(ODS)鐵基高溫合金表現(xiàn)出優(yōu)良的高溫力學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合金粉末的形貌并結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合金粉末進行了熱擠壓。通過金相顯微鏡、掃描電鏡和透射電鏡觀察了材料經擠壓后的微觀組織。通過透射電鏡對擠壓后的顆粒界面，晶界與孔隙進行了觀察。結合透射電鏡中新生的三叉晶界以及擠壓組織對于擠壓過程中合金的再結晶行為進行了探討。對致密化的合金塊體進行了熱處理，研究其在700-1250℃范圍內不同溫度下真空退火兩小時空冷后，合金顯微硬度的變化。并結合物相分析及顯微組織分析，研究了合金在不同溫

3、度退火時組織和相的變化情況。得到的結論如下： (1)在500℃左右氧化時，粉末含氧量與氧化時間大體呈線性關系。氧化物的形態(tài)受氧化時間影響明顯。當氧化時間超過8小時，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)域擴散，并很可能與氧原子結合形成細小的氧化物或復合離

4、子。 (2)對氧化處理的粉末進行3:1擠壓時，通過顆粒的塑性變形，相鄰顆粒間達到完全接觸，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。擠壓比對致密化過程具有重要影響。當擠壓比達到6:1以上時，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晶。 (3)合金在1100℃以下的范圍內退火2小時能夠有效抵抗再結晶并保持穩(wěn)定的力學性能與組織形態(tài)。