MA法制备Fe-Cr-W-Ti-Y2O3粉末工艺及烧结体性能研究

论文摘要

本文首先综述了铁基高温合金和机械合金化（Mechanical Alloying-MA）的研究现状和进展。在此基础上,采用不同MA工艺制备了多种Fe–12Cr–2.5W–0.4Ti–xY2O3高温合金粉末,然后采用氢气还原退火、模压成型和气氛烧结工艺制备了Fe–12Cr–2.5W–0.4Ti–xY2O3高温合金烧结体,并采用X射线衍射仪（XRD）、光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）、热重分析仪（TGA）、显微硬度计等测试分析手段,研究了球磨时间、过程控制剂（Process Control Agent-PCA）和球料比（Ball to Powder Weight Ratio-BPR）对合金粉末特性的影响,探讨了球磨时间和Y2O3含量对烧结体显微组织和性能的影响。当球磨时间不超过48h时,随着球磨时间延长,Fe–12Cr–2.5W–0.4Ti–0.25Y2O3混合粉末的α–Fe晶粒尺寸逐渐降低,达到纳米级,属于纳米晶粉末,且晶格畸变程度逐渐增加;当球磨时间超过48h时,α–Fe晶粒尺寸趋于稳定。随着球磨时间延长,W逐渐固溶于α–Fe或/与α–Cr中,且混合粉末先由最初的颗粒状逐渐变成层片状,再变成等轴状,然后进一步细化,当球磨时间超过48h后,又会团聚变大。添加一定含量的PCA可有效阻止混合粉末团聚,改变其形貌和粒度分布,如添加2.0wt%SA球磨48h后所得粉末粒度较均匀,约13μm,且其形状接近球形。此外,添加PCA可以明显提高出粉率,但延缓MA过程。随着球料比增加,混合粉末平均粒度减小,表面逐渐光滑。随着球磨时间延长,Fe–12Cr–2.5W–0.4Ti–0.25Y2O3烧结体致密度、硬度都呈上升趋势。当球磨时间为48h时,烧结体致密度和硬度最佳,分别可达88.3%和156.26HV。随着氧化时间和氧化温度增加,烧结体氧化程度增加。当Y2O3含量不超过0.2wt%时,随着Y2O3含量增加,Fe–12Cr–2.5W–0.4Ti–xY2O3烧结体孔隙率越少,显微组织越致密,硬度越高。当Y2O3含量为0.2wt%时,烧结体致密度、硬度最佳,分别可达88%和162.4HV。在650℃850℃温度区间内,随着Y2O3含量增加,烧结体氧化增重速率减小。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 机械合金化（MA）技术
• 1.2 铁基高温合金研究现状
• 1.3 本文研究的目的及意义
• 1.4 研究内容
• 1.5 技术路线
• 2 试验方法及测试方法
• 2.1 试验方法
• 2.2 测试方法
• 2O₃粉体合金化过程的影响'>3 MA 工艺对FE–12CR–2.5W–0.4TI–0.25Y₂O₃粉体合金化过程的影响
• 3.1 引言
• 3.2 高能球磨时间对MA 过程的影响
• 3.3 过程控制剂（PCA）对MA 行为的影响
• 3.4 球料比对粉末粒度和形貌的影响
• 3.5 本章小结
• 2O₃烧结体性能的影响'>4 高能球磨时间对FE–12CR–2.5W–0.4TI–0.25Y₂O₃烧结体性能的影响
• 4.1 引言
• 4.2 高能球磨时间对烧结体致密度的影响
• 4.3 高能球磨时间对烧结体硬度的影响
• 4.4 高能球磨时间对烧结体高温抗氧化性能的影响
• 4.5 本章小结
• 2O₃含量对FE–12CR–2.5W–0.4TI 烧结体组织性能的影响'>5 Y₂O₃含量对FE–12CR–2.5W–0.4TI 烧结体组织性能的影响
• 5.1 引言
• 2O₃含量对烧结体组织的影响'>5.2 Y₂O₃含量对烧结体组织的影响
• 2O₃含量对烧结体性能的影响'>5.3 Y₂O₃含量对烧结体性能的影响
• 2O₃含量对烧结体高温抗氧化性能的影响'>5.4 Y₂O₃含量对烧结体高温抗氧化性能的影响
• 5.5 本章小结
• 6 全文总结
• 6.1 本文主要结论
• 6.2 本文的创新点
• 6.3 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读硕士期间待发表的论文