低氧高致密TZM合金制备技术及其腐蚀行为研究

发布时间：2017-10-08 08:44

  本文关键词：低氧高致密TZM合金制备技术及其腐蚀行为研究

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【摘要】：TZM合金(0.4%~0.55%Ti,0.06%~0.12%Zr,0.01%~0.04%C,Mo Bal.)熔点高、强度大、热膨胀系数低、耐腐蚀性能及高温力学性能优异。因此,广泛应用于冶金、机械、国防军事工业、石油化工、航空航天及核工业等诸多领域。然而,TZM合金内部的氧容易与第二相粒子结合,生成粒度较大的氧化物颗粒,降低弥散强化效果,导致合金力学性能和加工性能均有所降低,使其应用受到限制。本文研究了球磨工艺对TZM合金致密化程度的影响。对球磨时间、球磨介质及分散剂使用量等进行了试验,确定了最佳球磨工艺条件。以经球磨处理后的合金粉末为对象,基于堆积体系的颗粒级配优化模型,计算TZM合金粉末紧密堆积颗粒级配配比。分别以石墨粉(graphite)、硬脂酸(C6H36O2)和碳纳米管(CNTs)作为碳源,加入到TZM合金中,采用扫描电镜分析手段研究合金内部组织微观结构;采用X射线光电能谱分析合金元素组成和分布;采用氧含量分析仪测试TZM合金氧含量;研究三种碳源对TZM合金氧含量的影响。研究表明:随球磨时间延长,合金粉末因受到反复撞击和摩擦作用而破碎,促使颗粒细化,有助于提高合金致密化程度;合金粉末按27~37μm、37~48μm、48~74μm以及74μm四种颗粒粒度计算,得到合金粉末紧密堆积级配配比为9.21%:38.94%:25.12%:26.67%(wt.%);传统TZM合金相对密度约为75%,经颗粒级配的TZM合金相对密度约为90%,采用颗粒级配制备的TZM合金较传统TZM合金相对密度提高约15%;分别以石墨粉、硬脂酸和碳纳米管作为碳源的三种TZM合金,其相对密度分别为90.67%、92.61%和97.71%,以碳纳米管作为碳源的TZM合金相对密度最高。综合上述因素,对制备工艺进行优化,制备出低氧含量高致密化TZM合金,其相对密度最高可达97.71%,氧含量最低可达23 ppm。此外,本文对TZM及掺镧TZM合金在不同腐蚀介质中的腐蚀行为进行了系统研究。研究表明:TZM合金在3.5%HCl(wt.%)溶液中,腐蚀率为0.012 mm/a,表现出良好的耐盐酸腐蚀性。TZM合金对KOH溶液的耐蚀性较差。在10%KOH(wt.%)溶液中,腐蚀率为10.420 mm/a,是在3.5%HCl溶液中腐蚀率的868倍。TZM合金在3.5%Na Cl(wt.%)溶液中的平均腐蚀率为0.564 mm/a。耐蚀性能与在HCl溶液中的耐蚀性能相比较差。掺镧TZM合金与未掺镧TZM合金相比,腐蚀电位升高约0.03 V,腐蚀电流密度降低约2.0×10~(-6) A/cm~2,掺杂稀土元素镧可以改善合金的耐腐蚀性能。分别以La_2O_3和La(NO_3)_3两种不同掺镧方式制备出的掺镧TZM合金,其腐蚀电位相差仅0.001 V、腐蚀电流密度相差仅为0.05×10~(-6) A/cm~2。掺镧方式对于TZM合金耐腐蚀性能的影响并不显著。
【关键词】：TZM合金 氧含量 相对密度 极化反应 腐蚀行为
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.412
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-23
• 1.1 引言9-10
• 1.2 TZM合金的性能和应用10-11
• 1.3 低氧TZM合金的研究进展11-15
• 1.4 TZM合金腐蚀行为的研究现状15-17
• 1.5 几种用于防止钼合金氧化的涂层17-21
• 1.6 主要内容和意义21-22
• 1.7 本章小结22-23
• 2 实验23-36
• 2.1 实验原料23-25
• 2.2 实验流程25-26
• 2.3 实验设备26-29
• 2.4 合金制备过程29-32
• 2.5 相对密度测试32
• 2.6 氧含量测试32
• 2.7 样品表征32-33
• 2.8 TZM合金化学腐蚀实验33-34
• 2.9 TZM及掺镧TZM合金电化学腐蚀实验34-35
• 2.10 本章小结35-36
• 3 低氧高致密TZM合金性能研究36-47
• 3.1 不同球磨介质及球磨时间对合金粉末颗粒形貌的影响规律36-37
• 3.2 颗粒级配对于TZM合金致密化程度及氧含量的影响规律37-41
• 3.3 不同碳源对TZM合金致密化程度的影响规律41-43
• 3.4 不同碳源对TZM合金氧含量的影响规律43-46
• 3.5 本章小结46-47
• 4 TZM合金的腐蚀行为研究47-58
• 4.1 TZM合金在 3.5% HCl溶液中的腐蚀行为研究47-50
• 4.2 TZM合金在 10% KOH溶液中的腐蚀行为研究50-52
• 4.3 TZM合金在 3.5% NaCl溶液中的腐蚀行为研究52-54
• 4.4 TZM及掺镧TZM合金在 3.5%NaCl溶液中电化学腐蚀行为研究54-56
• 4.5 本章小结56-58
• 5 结论58-60
• 参考文献60-66
• 硕士研究生阶段科研成果66-67
• 致谢67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 孙伟;花银群;陈瑞芳;齐鸣;;激光熔覆MoSi_2-NiCrSiB复合涂层的组织和性能[J];热加工工艺;2014年22期

2 梁静;林小辉;王国栋;李来平;;碳含量对真空烧结钼合金的影响[J];中国钼业;2012年05期

3 古思勇;张厚安;谢能平;;金属钼表面Mo-Si-N-B涂层的抗高温氧化性能研究[J];矿冶工程;2012年05期

4 曹冬;朱琦;;低氧TZM合金的制备机理研究[J];中国钼业;2011年06期

5 梁静;李来平;奚正平;汤慧萍;;TZM合金真空烧结脱氧的机制分析[J];稀有金属材料与工程;2011年06期

6 成会朝;范景莲;李鹏飞;田家敏;;难熔钼合金的高温抗氧化和烧蚀行为[J];中国有色金属学报;2011年03期

7 崔超鹏;张国赏;魏世忠;徐流杰;;TZM合金的研究现状[J];中国钼业;2011年01期

8 赵猛;李争显;张欣;黄春良;;MoSi_2在高温抗氧化涂层中的应用[J];材料保护;2011年01期

9 王德志;汪异;程仕平;王光君;杨刘晓;;料层厚度对还原钼粉性能的影响[J];中国钼业;2007年03期

10 夏斌;张虹;白书欣;陈柯;张家春;钟文丽;;Mo合金高温抗氧化涂层的研究[J];金属热处理;2007年04期

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本文编号：993096