激光熔凝处理对9Cr-ODS钢组织与性能影响的研究

发布时间：2020-04-12 15:43

【摘要】：纳米氧化物弥散强化(Oxide Dispersion Strengthened Steel,ODS)钢是通过机械合金化(Mechanical Alloying,MA)等方式将纳米尺寸的氧化物固溶到合金基体中,并使其呈弥散分布,从而提高综合性能的一种合金材料。大量的位错和弥散分布的高熔点纳米氧化物使ODS钢具有较高的高温强度和良好的辐照稳定性,有望成为超临界水堆包壳的一类候选材料。然而传统的制备方法尚不成熟,容易引入气孔和夹杂等缺陷,纳米尺度氧化物的分布也不是很均匀,影响ODS钢的使用性能。本文利用激光快速熔凝技术结合不同时期的热处理对基体ODS钢进行表面改性。采用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、显微维氏硬度计和电化学工作站等设备对ODS钢表面熔凝层的组织、性能以及纳米弥散相的演变进行研究。研究结果表明:在对ODS钢基材先进行不同扫描速度的激光熔凝处理,再进行后续热处理的实验中,激光熔凝处理会使纳米弥散相的分布均匀化,改变纳米氧化物弥散相的存在形态,使ODS钢基体中形状不规则的纳米氧化物弥散相尖角溶解,转变成形状规整的圆球状。其中激光功率为3000 W,光斑尺寸为10 mm×2 mm,扫描速度为800 mm/min的熔凝层纳米氧化物弥散相形状最为规整,分布最为均匀,同时该工艺条件下的熔凝层硬度较高,耐蚀性最好。经后续热处理后,熔凝层中纳米氧化物弥散相的尺寸明显减小,但发生了一定程度的聚集,熔凝层的硬度也大幅度降低。在对ODS钢基材先进行预备热处理,再进行不同扫描速度的激光熔凝处理实验中,预备热处理均匀化了ODS钢基体组织,改变了ODS钢的热传导能力,使熔凝层的厚度普遍减小,熔凝层中纳米氧化物弥散相呈现极为规整的球状,尺寸稍有增加,分布更加均匀。其中激光功率为3000 W,光斑尺寸为10mm×2 mm,扫描速度为800 mm/min的熔凝层硬度最高,耐蚀性最好。在这两个工艺路线中,先进行预备热处理,再进行激光功率为3000 W,光斑大小为2 mm×10 mm,扫描速度为800 mm/min的激光实验,所得到的熔凝层效果最好,纳米氧化物弥散相形状最为规整,分布最为均匀,而且熔凝层的硬度较高,耐蚀性最好。综合来看,预备热处理后再进行激光熔凝处理的工艺路线既调整了纳米氧化物弥散相的形态,又保证了熔凝层的硬度和耐蚀性,因此该工艺更适用于ODS钢表面改性。
【图文】：

备生产的 HGL-6000 型 CO2多功能数控激光加凝实验，本激光器的激光波长为 10.6 μm，其放电管中，当放电管对几十毫安或几百毫安互相撞击，激发出活跃的 N2分子，，通过 N2量的传递和能级的跃迁，使 CO2分子从低转而发出激光。

SLX1600-30型箱式高温烧结炉
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG178;TG142.1

【参考文献】

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本文编号：2624892