W-30ZrC复合材料的固溶时效行为

论文摘要

本文主要对热压烧结的W-30vol%ZrC（W-30ZrC）复合材料的在高温下的固溶与时效行为进行了研究。结合XRD、SEM、TEM等分析手段及维氏硬度等测试方法,系统研究固溶和时效处理温度、时间等工艺参数对W-30ZrC复合材料的物相组成及显微组织的影响规律,并建立了W与ZrC含量的定标曲线,重点研究了W在ZrC中的固溶量、两相相对含量及ZrC的晶格常数的变化情况。致密度测试结果表明,高温固溶处理可以有效促进材料的致密化行为。随着固溶处理温度的升高和时间的延长,复合材料的致密度随之上升,2500℃固溶处理1.5h后复合材料的致密度达到99.2%;时效处理后复合材料的致密度变化不大,均在99.5%以上。XRD分析结果表明,W-30ZrC复合材料经过不同的固溶与时效工艺的处理后,其主要物相组成不变,仍为W和ZrC两相,没有新相生成;由XRD的定量分析结果可知,随着固溶处理温度的升高和时间的延长W在ZrC中的固溶量增大,因而W的相对含量随之减小,ZrC的含量增加;时效处理后,W的相对含量随着时效处理温度的升高而增加,随时效时间的延长呈先减小后增加的趋势,ZrC的含量变化情况与W的相反。ZrC晶格常数的精确测量结果表明,随着固溶温度的升高和时间的延长,ZrC固溶体的点阵常数逐渐减小;随着时效温度的升高,点阵常数变大,随着时效时间的延长,呈先减小后增加的趋势。显微组织的观察表明,烧结态的复合材料中ZrC晶粒内部及晶界处出现大量析出相,衍射分析结果证明为W的析出相;固溶处理后导致析出相消失,W晶粒内部出现大量位错;时效处理后未见析出相出现,但W晶粒内部的位错消失。由复合材料维氏硬度的结果可以看出,W-30ZrC复合材料的硬度随着时效时间的延长而变大,随固溶处理温度的升高呈现先增加后降低的趋势,最大硬度值达到7.02GPa。时效处理后,材料的硬度随着时效温度的升高而降低,随着时效时间延长而变大。其中,最低的硬度值仅为5.89GPa。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 W 基合金及复合材料的研究现状
• 1.3 ZrC 的性质与复合材料研究现状
• 1.3.1 ZrC 的物理与力学性能
• 1.3.2 ZrC 中 C 含量随温度变化情况及其对点阵常数影响
• 1.3.3 ZrC 陶瓷复合材料的研究现状
• 1.3.4 ZrC 固溶体的研究
• 1.4 W-ZrC 复合材料的研究进展
• 1.5 本课题的主要研究内容
• 第2章 试验材料与研究方法
• 2.1 试验用原材料
• 2.2 试验的工艺流程及方案设计
• 2.3 复合材料组织结构分析与力学性能测试
• 2.3.1 相对密度测定
• 2.3.2 XRD 物相分析
• 2.3.3 扫描电镜（SEM）观察
• 2.3.4 透射电镜（TEM）观察
• 2.3.5 维氏硬度测定
• 第3章 W-30ZrC 复合材料的固溶工艺研究
• 3.1 固溶处理对 W-30ZrC 复合材料的致密度的影响
• 3.1.1 固溶温度对 W-30ZrC 复合材料的致密度的影响
• 3.1.2 固溶时间对 W-30ZrC 复合材料的致密度的影响
• 3.2 固溶处理对 W-30ZrC 复合材料物相组成的影响
• 3.2.1 W-30ZrC 复合材料的 XRD 定性分析
• 3.2.2 W-30ZrC 复合材料固溶处理前后的 XRD 定量分析
• 3.2.3 ZrC 固溶体晶格常数的精确测定
• 3.3 固溶处理对 W-30ZrC 复合材料的组织结构的影响
• 3.3.1 W-30ZrC 复合材料的 SEM 观察
• 3.3.2 W-30ZrC 复合材料的 TEM 观察
• 3.4 固溶处理对 W-30ZrC 复合材料的维氏硬度的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 W-30ZrC 复合材料的时效工艺研究
• 4.1 时效温度对 W-30ZrC 复合材料的物相组成及组织的影响
• 4.1.1 时效温度对 W-30ZrC 复合材料致密度的影响
• 4.1.2 时效温度对 W-30ZrC 复合材料的物相组成的影响
• 4.1.3 时效温度对 W-30ZrC 复合材料的组织结构的影响
• 4.1.4 时效处理温度 W-30ZrC 复合材料的维氏硬度的影响
• 4.2 时效时间对 W-30ZrC 复合材料的物相组成及组织的影响
• 4.2.1 时效时间对 W-30ZrC 复合材料致密度的影响
• 4.2.2 时效时间对 W-30ZrC 复合材料的物相组成的影响
• 4.2.3 时效时间对 W-30ZrC 复合材料的组织结构的影响
• 4.2.4 时效时间对 W-30ZrC 复合材料的维氏硬度的影响
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢