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收藏词条   编辑词条 粉末冶金弥散强化材料

创建时间:2008-08-02

金属或合金基体相与高度弥散的、基本上不溶于基体的金属或非金属相所组成的粉末冶金材料。其主要特征是高温强度高和抗蠕变性能好。强化机理与沉淀强化类似。但沉淀强化合金在高于沉淀相生成温度加热时,沉淀相会发生粗化和重溶,因此使用温度受到限制。而弥散强化合金,弥散相可以稳定到基体固相线温度。弥散质点的存在改变了合金的屈服强度、加工硬化、蠕变和断裂行为。高温强度,特别是蠕变速率受弥散相几何参数(即基体中质点间的间距、质点的直径、形状(长宽比))的影响。其机制既受位错绕过第二相的影响,也受晶界滑移的影响,还没有一个被普遍接受的蠕变模型。弥散相选择的一般原则是:生成自由能高,熔点高,与基体不互溶,相界能低(即界面结合良好)等。弥散相通常是氧化物,也可以是稳定的金属间化合物,甚至是纯金属。

典型的弥散强化材料有:

(1)烧结铝粉(SAP)。用表面氧化法制造。SAP有很高的高温强度和抗蠕变性能,使用温度达500℃,远优于一般铝合金。它主要用于:反应堆中的核燃料包套,飞机机翼和机身,压气机叶轮,高温活塞等。

(2)弥散强化铜。弥散质点一般为Al2O3,常用内氧化法制造。经弥散强化后,铜的强度、硬度得到很大的提高,导电性降低不多。它常用作电阻焊的电极,白炽灯灯丝引线,电子管零件和电子工业中的其他材料。

 

弥散强化材料的主要制造方法是粉末冶金法,其代表性方法分类如图。

(3)弥散强化高温合金。最早的弥散强化镍基合金是ThO2(2%)强化镍(TD-Ni)。一般用共沉淀法制得。用湿法制得的还有用Th02强化的Ni-Mo、Ni-Co、Ni-Cr-Al等合金。机械合金化法出现之后,又发展了一系列镍基、铁基和钴基合金。已经使用的有10多种。弥散相一般为ThO2和Y203。表中列出了几个典型的合金。MA754的性质优于ThO2-Ni-Cr,已成功地用作喷气发动机叶片。MA956E是以Fe-Cr-Al为基的材料,有优越的抗氧化性和抗腐蚀性。MA6000E合金,1000h的断裂应力在800OC以上远优于TD-Ni和IN792。1100℃时,TD-Ni和IN792的1000h断裂应力只有20~30MPa,而MA6000E还有160MPa。因此MA6000E是一种好的叶片材料。

(4)其他。例如:弥散强化铅(DS-Pb),是惟一类似于SAP的例子,弥散相为PbO,主要用于声音衰减、化工器具、放射屏蔽和电池;含铝、锆的镁合金(铝和锆均溶于镁,但溶解后析出A1Zr4弥散相);金属间化合物FeAl3、FeNiAl9强化的Al-Fe合金等。

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