钼镧合金丝的组织及性能

李淑霞　魏光明　王思清

；宝鸡难熔金属材料有限责任公司　宝鸡　721014Γ

摘　要　研究了粉末冶金和压力加工方法制取的<016mm M oL a 丝退火前后的显微组织、抗拉强度、延伸率、弯折次数等Κ并与同规格M o 1丝进行了对比Λ结果表明ΠM oL a 丝的再结晶温度达1800℃Κ比M o 1丝高600℃以上Κ完全再结晶后形成燕尾搭接状组织Λ经高温退火和再结晶退火后其抗拉强度、塑性、韧性都明显优于M o 1丝Λ

关键词　钼镧丝　组织　性能

近年Κ钼及钼合金材料在工业领域得到了越来越广泛的应用Κ这就对钼及钼合金性质提出更多更高的要求Κ促使对钼合金的研究不断深化Λ其中Κ国内外学者对稀土元素在难熔金属材料中的作用进行了广

泛研究Λ发现在钼及钼合金加入适量的稀土元素或稀土氧化物Κ可提高材料再结晶温度、高温强度Κ改善材料高温处理后的室温韧性等[2]Λ

本研究探讨了添加L a Κ通过粉末冶金法及压力加工制取的M oL a 丝的综合性能Λ

1　实验方法

本实验采用粉末冶金法Κ在M oO 2粉中干加；或湿加Γ适量L a 2O 3粉Κ经还原后的粉末再与粒度适宜的M o 1粉混合制成M oL a 粉Κ经成型、预结、烧结；垂熔Γ制成M oL a 条Κ再在1400℃～600℃范围内旋锻Κ并拉伸制成<016mm M oL a 丝Λ

2　结果与讨论

211退火温度对丝材组织的影响

图1为M oL a 坯条断面SE M 组织Λ这种细晶坯条通过压力加工手段拉至<016mm M oL a 丝的金相组织见图2Λ

据文献[1]介绍Κ纯钼丝在1000℃仍保持着纤维组织结构Κ但到1100℃出现纤维状结构和小的等轴结晶结构并存的局面Κ到1200℃时完全再结晶Κ形

成大量的晶界与丝轴方向交叉的结构

图1　M oL a 坯条横断面SE M 组织

F ig 11　SE M transverse structure of M oL a sintering

blank

M oL a 丝在1200℃退火30m in 后Κ仍然为加工

态的纤维组织；图2b ΓΚ在1800℃退火30m in 后Κ部分纤维组织宽化Κ其它仍为纤维组织；图2c ΓΚ在2000℃退火10m in 后Κ形成燕尾搭接状的再结晶组

织；图2d ΓΚ这主要由于弥散第二相L a 2O 3粒子的存在Κ弥散第二相对晶界的横向迁移起到钉扎作用Κ同时与位错的交互作用也会延缓一次再结晶过程Κ促进长晶的形成Λ所以L a 2O 3能显著提高钼丝的再结晶温度Κ并改变再结晶组织结构Λ

第28卷第3期1999年 6月　

稀有金属材料与工程

RA RE M ETAL M A TER I AL S AND EN G I N EER I N G

V ol .28ΚN o 13

　June 1999

图2　<016mm M oL a 丝经退火后的金相组织

F ig 12　M etall ograph ic structures of annealed <016mm M oL a w ires

;a Γas worked Κ×400　;b Γ1200℃Κ

30m in Κ×400　;c Γ1800℃Κ30m in Κ×400　;d Γ2000℃Κ10m in Κ×100

212退火温度对M o 1丝与M oL a 丝性能的影响<016mm 的M o 1丝与M oL a 丝在各种退火态下

强度、延伸率变化见图3Κ弯折性能见表1Λ

图3　<016mm M o 1丝ΚM oL a 丝的强度、延伸率随

退火温度的变化关系

F ig 13　R elati onsh i p s of tensile strength and el ongati on w ith

annealing te mperature of <016mm M o 1w ire and M oL a w ires

通过对加工态的M oL a 丝及M o 1丝室温抗拉强度的测试Κ表明M oL a 丝强度比M o 1丝约高20%左右Λ随着退火温度升高ΚM oL a 丝强度高于M o 1丝Κ到2000℃时Κ丝仍有一定强度Κ而1丝几乎不

存在强度ΛM oL a 丝的强度之所以高于M o 1丝Κ是L a 2O 3粒子与位错强烈的交叉作用的结果Λ大量的位

错被L a 2O 3粒子牢牢钉轧Κ位错要挣脱粒子的钉扎作用就需要更大的应力Κ因此M oL a 丝的室温抗拉

强度明显高于M o 1丝[3]Λ

表1　<016mm M o 1丝和M o La 丝退火后的弯折性能

Table 1　Flex i n g property test of annea led <016mm M o 1

w i re and M o La w i res

性能状态P roperty State

加工态

W orked 退火态

A nnealed

1200℃Κ30m in 1800℃Κ30m in 2000℃Κ

10m in

90°钳口

弯折次数F lex cycle

of 90°w ith p liers

M oL a 丝

4～5

5～6

4～5

4～6

M o 1丝4～54～50～1

加工态的M oL a 丝与M o 1丝的延伸率Κ弯折次数

相差不大Κ这与两者的加工态均为纤维组织有关Λ在1200℃时ΚM oL a 丝组织仍为纤维组织ΚM o 1丝虽然

变为完全二次再结晶组织Κ但仍表现出良好的塑性和

韧性；如图3Κ表1ΓΛ随着温度升高ΚM o 1丝由于某些晶粒已开始长大Κ使得晶界面积减少Κ晶界上杂质浓度也提高Κ使得M o 1丝塑性下降ΛM oL a 丝塑性明显优于M o 1丝Κ这主要归功于L a 2O 3粒子的微孔松驰机制Λ在钼中加入细小弥散分布的第二相L a 2O 3粒子

781·3期李淑霞等Π钼镧合金丝的组织及性能

时Κ一方面使形变更加均匀Κ缩小滑移面的有效长度Κ使位错塞积减轻Μ另一方面大量的位错被L a 2O 3粒子钉扎在晶界或强滑移带前Κ使晶界或滑移带附近的位错密度降低Κ这种组态有利于延缓微裂纹的形成[2]Λ同时M oL a 丝在1800℃时Κ还是纤维组织与一次再结晶共存的局面Κ到2000℃时Κ组织为燕尾搭接状的二次再结晶组织Λ因此从图3、表1看ΚL a 2O 3粒子的微孔松驰机制对M oL a 丝的塑性有很大贡献Κ它特殊的内部组织结构Κ使它的韧性又优于纯钼丝Λ

3　结　论

1ΓM oL a 丝再结晶温度达1800℃左右Κ且组织

为燕尾搭接状的再结晶组织Λ

2ΓM oL a 丝经高温退火和再结晶退火后仍具有较

高的抗拉强度和延伸率以及良好的弯折性能Λ

参考文献　References

1Yin W eihong ；殷为宏Γet al .R are M etal M aterials and

E ng ineering ；稀有金属材料与工程Γ

Κ1989Μ;6ΓΠ40～482Zhang J iuxing ；张久兴ΓΚZhou M eilin ；周美玲ΓΚL iu D anm ing ；刘丹敏Γet al .

R are M etal M aterials and

E ng ineering ；稀有金属材料与工程ΓΚ1998Μ27;Supp ΓΠ133～137

3Zhang J iuxing ；张久兴Γet al .P roceed ing s of the 7th China W &M oM aterials Conf erence ；第七届全国钨钼学术交流会

论文集Γ.Beijing ΠEditoral Board of Ch inese T ungsten

Industry Κ1995Π

117～118；收修改稿日期　19981025Γ；编辑　周吉峰Γ

Structures and Properti es of M o La A lloy W i re

L i Shuxia ΚW ei Guangm ing ΚW ang Siqing

;Baoji R efractory M etalM aterials Incorporated Company ΚBaoji 721014Γ

钼加工Abstract M icrostructures Κtensile strength Κel ongati on and flexibility before and after annealing have been studied for 016mm diam eter M oL a w ire m ade by pow der m etallurgy and p ressure work ing Κas compared w ith the sam e size of M o 1w ire .T he results show that the recrystalling te mperature of M oL a w ire is 1800℃Κw h ich is 600℃h igher than that of M o 1w ire .A fter comp lete recrystallizati on ΚM oL a w ire has an interl ock ing grain structure .T he tensile strength Κp lasticity and tonghness of M oL a w ire is h igher than those of M o 1w ire after h igh te mperature annealing and or recrystallizati on annealing .Keywords M oL a w ire Κstructure Κp roperty

Corres pondent ΠL i Shuxia ΚT echnician ΚT echnical Q uality D epartm ent of Baoji R efractory M etalM aterials Incorporated Company Κ

Baoji 721014ΚP 1R 1Ch ina ΚT el Π0086291723382525

一种高强耐氧化钛合金

T i m etal 21S ;T i 215M o 23N b 23A l 2012Si Γ

是一种亚稳Β高强钛合金Λ它比强度高Κ冷成形性好Κ高温强度高Κ抗蠕变Κ热稳定性好Κ特别适合中温应用场合;290℃以上ΓΜ在特种液压工作油环境中耐油蚀性优异Μ因加工箔材容

易及与多种纤维相容性好而特别适合作为复合材料的金属基体Μ另外Κ该合金比其它航空用钛合金更耐蚀Κ其耐蚀性与化工用含Pd 钛合金的耐蚀性相当Λ

现从以下五方面简要描述其特性Π;1Γ常规热处理制度Π815℃～840℃ 3m in ～30m in A C 固溶+510℃～650℃ 8h ～16h 时效Μ;2Γ耐氧化性Π650℃氧化试验表明ΚT i m etal 21S 耐氧化性比C 1P 1T i 高2～4倍Κ比

T i m etal 15-3高20倍以上Κ96h 氧化增重仅0111m g c m 2Μ;3Γ常规性能Π室温密度4143g c m 3

ΚΒ转变温度

799℃～815℃Κ弹性模量74GPa ～103GPa Μ室温拉伸性能如下Π抗拉强度Ρb =1130M Pa ～1380M Pa Κ屈服强度Ρ012=1060M Pa ～1290M Pa Κ延伸率∆=4%～10%Κ横向强度一般稍高于纵向强度Μ冷

轧棒经482℃ 20h 时效后ΚΡb =1510M Pa ～1730M Pa ΚΡ012=1380M Pa ～1450M Pa Κ∆=4%～7%Μ;4Γ半成品种类Π板材Κ带材;013～215mm 厚ΓΚ棒材Μ;5Γ应用Π飞机机架Κ发动机结构件Κ蜂窝结构Κ金属基复材料基体Κ铸件Κ液压管以及各种小零件如压板、螺栓等Μ其他应用包括化工设备Κ酸性土壤及天然气气井中的下井仪Κ生物医用植入材料Κ电镀卡具Κ以及船用紧固件等Λ

曲恒磊　供稿

·881·稀有金属材料与工程28卷

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