高强高热稳定性纳米晶14YWT ODS钢的制备及结构与性能研究

发布时间：2021-09-03 16:18

　　氧化物弥散强化钢（ODS）被公认为是最有希望成为聚变堆第一壁/包层结构的候选材料之一,但是中等析出相密度的氧化物弥散强化钢在低温（～300°C）辐照后,存在辐照硬化及韧脆转变温度升高等问题。而纳米晶（NC）材料中存在大量的晶粒边界可以促进空位与间隙原子的复合,减少点缺陷的聚集提高材料的抗辐照性能。同时纳米晶材料优异的力学性能还能够提高材料的设计应力。值得注意的是,纳米晶体材料通常达到较低温度T=0.3T_m以上时容易发生晶粒长大现象。因此,本课题的研究方向是制备一种拥有高强度、高热稳定性的纳米晶氧化物弥散强化钢。本课题选择14YWT合金作为原始样品,通过调控合成工艺,利用高能球磨法在14YWT粉末中掺杂0.5 at.%Zr元素,结合高温高压合成技术（4 GPa/900°C）进行固化烧结,制备出晶粒尺寸为50±15 nm的NC 14YWT-0.5at.%Zr合金,三维原子探针层析（3D-APT）结果显示晶界上存在Zr元素的偏聚,析出相主要成分为Y-Zr-Ti-O元素;尺寸为3.18±2.5 nm;体积分数为2.27%,与基体呈完全共格关系。相同制备条件下的14YWT合... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

机械合金化工作原理示意图

燕山大学工程硕士学位论文-8-电流，在阴极表面会有金属阳离子沉积形成纳米晶材料。众多研究机构已经应用电沉积法制备出了纳米晶的铜、钴、镍等合金材料[41,42]。用该方法制备出的纳米晶材料的性能取决于电沉积过程中电解液的成分、PH值、实验温度等。电沉积法制备的纳米晶材料中会存在不同成分的电解液分解产生的C和O等杂质，这些杂质与纳米晶材料发生反应后将会影响微观结构的分析与材料的综合性能。1.5.2大塑性变形法大塑性变形法(SeverePlasticDeformation,SPD)是一种通过使材料发生强烈的塑性变形来使晶粒细化，从而制备纳米晶材料的方法。这种方法于20世纪90年代由俄罗斯研究机构的Valiev等人[43]在进行剪切大变形实验基础上衍生而来。通常适用于SPD法的材料要具备良好的塑性，不易开裂，试样成分均匀，能够在材料内部获得具有大角度晶界晶粒结构。SPD法制备纳米材料具有很多优点，例如：该方法适用于制备大体积式样，无残留缩孔，不容易产生杂质。但是这种方法要求模具要有非常高的设计强度，难以广泛地实际应用。常用的SPD法主要为高压扭转变形法(HighPressureTorsion,HPT)，其加工原理如图1-2所示。图1-2HPT基本原理示意图1.5.3高温高压烧结法高温高压(HighPressHighTemperature,HPHT)烧结是通过导电锤头加热为粉末/块体的热固化成型提供烧结温度，同时利用六面顶高压设备为试样提供2GPa以上

燕山大学工程硕士学位论文-14-(4)微观结构分析：通过X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜和三维原子探针层析技术对实验样品的微观物相结构、晶粒尺寸、溶质元素的分布和纳米析出相的尺寸、密度和体积分数进行测定。(5)宏观力学性能测试：利用维氏硬度计、拉伸和压缩试验机、电子蠕变试验机对实验样品的硬度随退火条件的变化，室温与高温下的力学性能进行分析。2.2.0实验工艺与测试分析流程本研究中实验工艺与测试分析路线，如图2-1所示。图2-1实验工艺与测试分析路线2.2.1粉末的机械合金化本研究为了控制合金粉末中的水氧含量，防止合金粉末发生氧化现象，利用氩气环境下的高能球磨法对粉末进行合金化，得到纳米晶合金粉末，具体实验如下：

【参考文献】：
期刊论文
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[8]放电等离子加压烧结（SPS）技术特点及应用[J]. 张东明,傅正义.  武汉工业大学学报. 1999(06)



本文编号：3381446