碳化物对Mo的力学行为和高温抗氧化行为的影响

论文摘要

碳化物具有良好的高温抗氧化性能和较低的密度,添加于Mo中可以改善Mo的力学性能和高温抗氧化能力。碳化物增强钼合金具有良好的室温强韧性、高温强度和高的再结晶抗力等特点,这使其可以在一些极端条件下稳定服役,因而具有广泛的应用前景。本文采用粉末冶金方法制备了Mo-TiC金属陶瓷,分析其显微组织结构及在1200℃下的高温氧化行为；并采用相同方法烧结制备了Mo-HfC合金,分析其致密化行为及不同烧结温度和HfC含量对其室温力学性能的影响,并对合金的显微组织形貌进行表征。研究结果如下：（1）不同TiC含量（40-60wt.%）的Mo-TiC金属陶瓷的抗弯强度均在烧结温度在1800℃时达到最佳。烧结温度过低会因烧结行为不完全而使致密度过低,烧结温度过高又会因Mo2C脆性相的生成而使力学性能下降。（2）当添加HfC时,Mo-HfC合金的拉伸强度在2000℃达到最高值。Mo-2%HfC和Mo-4%HfC合金的拉伸强度分别达到了488MPa和501MPa。真空处理使其拉伸强度得到了一定程度的提升Mo-0.5%HfC合金的拉伸强度从439MPa提高到了548MPa。HfC与金属钼在高温下会相互固溶,碳化物相与基体金属之间形成Mo、Hf元素含量递变的固溶区而形成固溶强化,这使得Mo-HfC合金的力学性能得到强化。（3）Mo-TiC金属陶瓷中的TiC会在氧化过程中生成稳定的TiO2,氧化物覆盖在样品表面能够减缓氧对钼基体的侵蚀；陶瓷相越多,则生成的稳定氧化物相越多,稳定的氧化物相会在样品表面形成致密的氧化物层使得样品具有一定的抗氧化能力。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 前言
• 1.2 钼的性能及应用
• 1.2.1 钼的物理化学性能
• 1.2.2 钼的力学性能
• 1.2.3 钼的应用
• 1.2.4 钼性能上的不足
• 1.3 钼合金的性能和应用
• 1.3.1 TZM合金
• 1.3.2 钼铜合金
• 1.3.3 钼铼合金
• 1.3.4 ODS钼合金
• 1.4 碳化物对钼合金的影响
• 1.4.1 碳化物对钼合金性能的影响
• 1.4.2 碳化物弥散颗粒与基体钼之间相互作用机理的研究
• 1.4.3 应用前景
• 1.5 本论文的指导思想与实验方案
• 第二章 研究方案
• 2.1 研究目的
• 2.2 研究路线流程
• 2.3 研究内容
• 2.3.1 原料
• 2.3.2 合金粉末制备
• 2.3.3 碳化物增强钼合金样品的制备
• 2.3.4 抗氧化实验
• 2.3.5 真空热处理
• 2.4 性能检测
• 第三章 Mo-TiC金属陶瓷的力学性能及显微组织结构
• 3.1 烧结温度对Mo-TiC金属陶瓷相对密度及力学性能的影响
• 3.2 TiC含量对Mo-TiC金属陶瓷相对密度及力学性能的影响
• 3.3 烧结温度对Mo-TiC金属陶瓷显微组织结构的影响
• 3.3.1 Mo-TiC金属陶瓷断口扫描
• 3.3.2 Mo-TiC金属陶瓷显微组织结构
• 3.4 本章小结
• 第四章 HfC对Mo合金性能与显微组织的影响
• 4.1 Mo-HfC合金的致密化行为
• 4.2 Mo-HfC合金的力学性能及硬度
• 4.2.1 烧结温度Mo-HfC合金的力学性的影响
• 4.2.2 真空热处理对Mo-HfC合金拉伸强度的影响
• 4.2.3 Mo-HfC合金的室温硬度
• 4.3 HfC含量对Mo-HfC合金显微组织结构的影响
• 4.3.1 碳化物颗粒形貌
• 4.3.2 晶粒组织
• 4.3.3 碳化物增强相成分分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 Mo-TiC金属陶瓷的高温氧化行为
• 5.1 氧化失重行为
• 5.2 氧化层的物相及显微组织
• 5.3 氧化后的力学性能
• 5.4 氧化机理
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间主要研究成果