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PM法制备9Cr-ODSRAFM钢的组织性能研究

作　者: 周敏
导　师: 熊惟皓
学　校: 华中科技大学
专　业: 材料学
关键词: 9Cr-ODS RAFM钢 机械合金化 烧结温度 相对密度抗拉强度 高温抗氧化性能
分类号: TG142.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 28次
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内容摘要


本文首先简单介绍了核聚变的发展及其优点,综述了第一壁结构材料的运行环境及其国内外研究现状。基于此,本论文采用粉末冶金(Powder Metallurgic,PM)法制备9Cr-ODS RAFM钢,将设计好成分的原始粉末进行机械合金化(Mechanical Alloying,简称MA)、氢气气氛退火、模压成型和真空烧结。分析了MA工艺参数对合金化效果的影响及原因,研究了烧结温度对烧结体组织及性能的影响,并通过氧化实验研究合金的高温抗氧化性能。研究了不同MA因素对9Cr-ODS RAFM钢粉末合金化效果的影响,主要包括对球磨时间、球料比(Ball to Powder Weight Ratio,BPR)及过程控制剂(Process Control Agent,PCA)的研究。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对球磨后粉末进行物相分析及形貌观察。结果表明:BPR及球磨转速一定时,随着球磨时间的延长,合金程度提高;球磨时间一定,BPR越大越有利于合金化;PCA的添加有利于提高出粉率、减弱冷焊现象降低粉末硬度。探索了烧结温度对合金致密化及性能的影响。运用光学显微镜(OM)、能谱分析仪(EDS)、拉伸试验机等仪器,分析测试烧结体的显微组织及微区成分,并测试材料的抗拉强度。结果表明:烧结试样的相对密度、抗拉强度随着烧结温度的提高逐渐增大,当烧结温度为1390℃时,二者的值分别为95.4%,562.9MPa,为最佳烧结温度。本文还研究了Si的添加和热等静压(HIP)工艺对烧结体性能影响。HIP可以大大提高合金的抗拉强度(最高达875MPa),添加Si有利于合金的致密化,提高材料的抗拉强度。将在不同温度下烧结的合金于750℃下恒温氧化95h,分析其氧化动力学曲线,观察氧化膜的厚度变化及完整性,并对氧化膜成分进行EDS分析。研究表明相同时间氧化后低温烧结试样的氧化增重快,氧化速率常数大,氧化膜较厚,且缺陷较多。

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属材料 > 钢 > 钢的组织与性能
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