9Cr-ODS钢的烧结收缩动力学曲线特征

以N2气雾化的9CrW铁基合金粉末和纳米Y2O3粉末为原料,采用放电等离子烧结(SPS)工艺制备9Cr-ODS钢。通过SPS温度和位移测量单元研究烧结压力、升温速率和Y2O3含量对烧结过程中9Cr-ODS钢烧结收缩动力学曲线的影响,并对其显微组织和力学性能进行观察和测试。结果表明,增加烧结压力能够使9CrW铁基合金粉末在较低的温度下完成烧结收缩过程。升温速率增大时,收缩曲线向高温区移动,剧烈收缩温度、最大收缩速率和密度均有所提高。Y2O3的加入可阻碍收缩致密化过程,导致曲线的最大收缩速率降低,并且力学性能测试结果表明Y2O3的加入可提高材料的拉伸性能,通过添加质量分数为0.35%的Y2O3可使得材料的抗拉强度和屈服强度分别提高到1 653 MPa和1 405 MPa。

放电等离子烧结制备9Cr-ODS钢的组织与力学性能

采用放电等离子烧结（Spark plasma sintering,SPS）工艺制备了成分为Fe-9Cr-1.5W-0.4Mn-0.2V-0.1Ta-0.3Ti-0.3Y2O3（质量分数,%）的9Cr-ODS钢。利用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、电子背散射衍射（EBSD）、高分辨透射电镜（HRTEM）对ODS钢的宏观烧结特征、晶粒形貌、析出相形貌等进行表征。利用万能拉伸试验机测量不同温度下样品的力学性能。结果表明：通过放电等离子体烧结工艺可以制备出具有超细晶粒的ODS钢,950℃/5 min时烧结效果最好,致密度达到97.7%。950℃/5 min烧结后样品的晶粒呈现粉末颗粒表面晶粒粗大（〉1μm）而内部晶粒细小（纳米级）的现象,样品内的析出相以高密度、纳米尺寸、弥散分布的纳米团簇为主,其分布密度可以达到5.1×10^22个/m^3,同时还发现了少量化学计量比的Y2Ti2O7。放电等离子体950℃/5 min烧结样品的常温和650℃拉伸强度分别达1040 MPa和407 MPa。

热等静压成型温度对雾化合金粉制备的9Cr-ODS合金钢组织及拉伸性能的影响

以雾化合金粉为原料采用热等静压成型制备了9Cr-ODS合金钢。首先,使用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析了雾化法制备的合金粉的表面形貌和化学成分。利用电子背散射衍射(EBSD)、透射电镜(TEM)、小角X射线散射(SAXS)等研究了9Cr-ODS合金钢的晶粒形貌及平均尺寸、析出相的形貌及分布密度。结果表明:随着热等静压温度的升高,9Cr-ODS合金钢样品的晶粒逐渐长大,抗拉强度逐渐降低;900℃成型制备的9Cr-ODS合金钢的平均晶粒尺寸为0.62μm,其强度高于其他两个成型温度制备的样品。9Cr-ODS合金钢中各类型析出相的分布密度随着成型温度的升高而降低,尺寸则呈现长大的趋势。测试温度越高样品的抗拉强度越低,700℃测量时3个样品的抗拉强度比较接近。测试温度的升高会使样品的伸长率升高,但900℃成型制备的样品的伸长率在700℃测量时出现下降的现象。

9Cr-ODS钢中纳米析出相的SAXS和TEM研究

对球磨不同时间的雾化合金粉采用热等静压烧结方法制备9Cr-ODS钢.利用高能同步辐射小角X射线散射(SAXS),配合高分辨透射电镜(HRTEM),高角环形暗场(HAADF)像和电子背散射衍射(EBSD)研究了不同球磨时间合金粉制备的9Cr-ODS钢中纳米析出相的特征及其对组织和性能的影响.SAXS和TEM实验结果表明,9Cr-ODS钢中富Y-Ti-O纳米团簇的尺寸随着球磨时间的延长不断下降,分布密度峰值逐渐升高,球磨20 h样品中富Y-Ti-O纳米团簇的分布密度峰值达到2.93×1023m-3;烧绿石结构Y2Ti2O7相的分布密度峰值在球磨8 h样品中最高(1.03×1022m-3);少量大尺寸富Ti,Al和O的析出相的分布密度随着球磨时间延长而增加,出现核壳结构.晶粒尺寸随着球磨时间的延长而细化,屈服强度随着球磨时间的延长而升高.富Y-Ti-O纳米析出相对材料强度的贡献占主导地位.

电子辐照对9Cr-ODS钢中氧化物稳定性的影响

利用超高压电子显微镜系统在450、500和550℃下对9Cr-ODS铁素体/马氏体钢（F/M钢）进行了电子束辐照,通过观察和分析辐照前后钢中Y-Ti-O纳米氧化物的形貌及成分变化,对比研究不同温度下电子辐照对氧化物稳定性的影响。结果表明,不同温度下,电子辐照后的氧化物尺寸发生了不同程度的减小现象。辐照前后氧化物尺寸减小率分别为8.51%（450℃）、19.38%（500℃）和25.99%（550℃）;氧化物内铬成分变化程度关系为550℃〉500℃〉450℃。通过分析得出,电子辐照条件下,钢中Y-Ti-O弥散氧化物抑制了材料的辐照肿胀。高能电子轰击以及辐照中产生的过饱和点缺陷的扩散会促使氧化物中溶质原子移动,从而造成了氧化物尺寸的减小。温度的增加提高了空位的扩散速率,加速了氧化物尺寸的减小。研究9Cr-ODS钢在电子辐照下的损伤行为有助于探究氧化物辐照损伤机理,为后期控制和减少9Cr-ODS钢辐照损伤现象提供依据。

650℃时效对9Cr-ODS钢显微组织和性能的影响

采用粉末冶金工艺制备了9Cr-ODS钢,采用XRD、SEM、TEM、硬度测试等方法对9Cr-ODS钢在650℃下时效不同时间后的组织演变与热稳定性进行了研究。结果表明:原始烧结态组织主要由板条马氏体和Y2O3析出相组成;随着时效时间的增加,9Cr-ODS钢的板条马氏体逐渐粗化,位错减少,同时Cr23C6碳化物开始析出并长大。大尺寸Laves相在时效中逐渐析出并随时效时间延长而长大。尺寸较大的Y2O3粒子在时效中进一步增大,而尺寸稍小的Y2O3在时效中析出数量增多。显微硬度随时效时间的增加先下降然后逐渐趋于稳定。