ODS弥散强化铜合金

综述了ODS弥散强化铜合金的制备方法,对比了不同工艺的优缺点,分析了ODS弥散强化铜合金用途和市场。用一种低成本的方法制备了含铝0.24%的ODS弥散强化铜合金,对应美国牌号为C15725,坯料的制备成本可控制在30 000元/t;所制备的ODS弥散强化铜合金的密度达到8.73 g/cm3(相对密度99.1%,理论密度8.81 g/cm3),相对导电率82%IACS以上;ODS弥散强化铜合金经过930℃热挤压,挤压比为14.6,热挤压态ODS弥散强化铜合金的室温抗拉强度530 MPa,经过900℃退火60 min之后室温抗拉强度500 MPa。最后展望了ODS弥散强化铜合金的应用前景。

核电用氧化物弥散强化铁素体/马氏体钢制备技术研究进展

氧化物弥散强化(Oxide Dispersion Strengthened,ODS)铁素体/马氏体钢因其优异的高温力学性能和抗辐照性能,被认为是核电关键部件首选结构材料。ODS铁素体/马氏体钢中添加的氧化物主要为Y_(2)O_(3)。由于Y在Fe中的固溶度非常低,且Y_(2)O_(3)的熔点非常高,目前主要通过粉末冶金法将Y_(2)O_(3)引入铁基体中。ODS钢基体的合金成分不同,其基体组织不同,将决定着在粉末冶金法的热成形过程中是否发生固态相变。因此,首先详细讨论了ODS马氏体钢和ODS铁素体钢的合金成分、微观组织特征和相变行为。探讨了热成形工艺(热挤/锻压、热等静压和放电等离子烧结技术)对ODS钢微观组织和力学性能的影响。其中,突出了氧化物纳米颗粒与晶界和相界的相互作用,指出氧化物纳米颗粒与界面的相互作用将影响氧化物的均匀分布。针对粉末冶金法在大规模生产、制造成本等方面的局限性,介绍了国内外学者采用感应熔炼法制备ODS钢所进行的尝试及进展。最后综述了目前采用增材制造技术制备高性能ODS钢的进展,涉及增材制造粉末的预处理技术和不同增材制造工艺对ODS钢微观组织和力学性能的影响。增材制造技术制备ODS钢中的氧化物颗粒尺寸及数密度已达可接受水平,在高效、低成本制备高性能ODS钢方面具有巨大潜力。

氢对12Cr-ODS钢中强化相(Y_2O_3)辐照稳定性影响研究

通过离子束-电子束(H++e-)双束同时辐照,原位观察氧化物在辐照过程中的组织损伤变化,研究了(H++e-)双束辐照对乙二胺四乙酸(EDTA)络合溶胶-凝胶法制备的12Cr-ODS铁素体钢中氧化物(Y2O3)稳定性的影响。实验结果表明:电子辐照剂量达15 dpa后,再进行(H++e-)双束辐照15 dpa,在此条件下,Y2O3氧化物会发生尺寸减小或溶解,辐照诱发点缺陷和合金元素界面化学反应是导致氧化物不稳定性的重要原因。

球磨转速对含钆ODS钢中M_(23)C_(6)析出的影响研究

以“结构/屏蔽一体化”为研发目标的含钆ODS合金具有较优的中子屏蔽性能与高温力学性能,可作为小型模块化铅冷快堆中子屏蔽材料的研发方向之一。在机械合金化-放电等离子体烧结工艺制备含钆ODS-316L钢的研究中发现,球磨转速影响材料的析出相种类,如在220 r/min低球磨转速下,ODS-316L钢中仅存在纳米尺寸的Gd-Si-O析出相,而在300 r/min高球磨转速下,除纳米尺寸的Gd-Si-O析出相外,材料内还分布着大量百纳米尺寸的片层堆叠状M_(23)C_(6)型碳化物,且M_(23)C_(6)内同样存在纳米含钆氧化物颗粒。高球磨转速使球磨粉内元素的偏析与内应力的累积促进了M_(23)C_(6)的形核,随后的粉末烧结温度则为M_(23)C_(6)的生长提供了驱动力。此研究可为粉末冶金含钆ODS-316L钢的微观组织调控奠定一定的实验与理论基础。

球磨时间对镍基ODS合金拉伸性能的影响

研究了球磨时间对Y2O3氧化物弥散强化(ODS)镍基高温合金机械合金化和拉伸性能的影响.镍基高温合金采用机械合金化和热压烧结方法制备.镍基ODS高温合金粉末是在行星式球磨机上进行球磨.采用扫描电镜及X射线衍射分析了球磨时间对镍基ODS合金粉末形貌和物相的影响.研究结果表明,Y2O3氧化物弥散强化镍基高温合金机械合金化粉末尺寸随研磨时间的增加先增大后减小,8h粉末颗粒尺寸达到最大,之后粉末颗粒尺寸逐渐减小,28h后,镍基ODS合金粉末尺寸稳定且均匀.拉伸结果表明,采用研磨28h的合金粉末制备的镍基ODS合金具有最高的抗拉强度(1300MPa).

9Cr氧化物弥散强化钢在超临界水中的耐蚀性

研究了氧化物弥散强化钢9Cr-ODS(K3)在500℃/25MPa条件下的腐蚀行为,对比分析了K3、两种非ODS钢K1(12Cr)和K2(9Cr)在超临界水(SCW)中的抗腐蚀性能。通过扫描电镜-电子能谱(SEM-EDX)、X射线衍射(XRD)、腐蚀增重等分析了氧化膜的显微形貌、结构、相组成及腐蚀动力学规律。结果表明,K1和K2钢在超临界水中腐蚀后,氧化膜中存在许多小孔,而K3钢中小孔数量很少。K3钢在超临界水中生成的氧化膜分为三层结构,分别为外层氧化膜、内层氧化膜和内氧化区。外层氧化膜为Fe3O4,内层氧化膜为FeCr2O4和Fe3O4相,内氧化区是合金元素和氧由氧化膜向基体逐渐过渡的区域。在超临界水中,K1、K2和K3钢的腐蚀动力学均遵循抛物线规律,K3抗腐蚀性能优于9Cr的K2钢,甚至优于12Cr的K1。

机械合金化制备含氮ODS奥氏体不锈钢粉末

以纯金属粉末Fe、Cr、Ni、W、Ti和纳米Y2O3为原料(成分配比为Fe-18Cr-8Ni-2W-1Ti-0.35Y2O3),通过在氮气氛围下高能球磨的方式实现混合粉末的合金化。在球磨时间不变的情况下,改变氮气压力,获得含氮量不同的合金钢粉末。研究了氮含量对粉末形貌、粒度、粉末相组成、晶格畸变程度以及合金化效果的影响。球磨后的粉末在900和1100℃下退火,研究了退火温度及含氮量对退火后粉末相组成的影响。

机械合金化法制备Fe-Cr合金钢的开放性实验设计

利用开放性实验平台,采用机械合金化方法制备了氧化物弥散强化Fe-Cr合金钢。采用X射线衍射仪(XRD)分析粉体的合金化过程,扫描电镜(SEM)观察粉体的形貌,能谱仪(EDS)分析样品的成分分布均匀性,并利用阿基米德原理对块材致密性进行比较分析,得到高致密度块材制备的最佳试验参数。通过实验开设,有助于提升学生的实践技能,培养学生的创新意识,使学生分析问题和解决问题的能力得到有效锻炼,为今后从事实际工作和开展科研打下坚实基础。

ODS钢在600和700℃静态Pb-Bi共晶中的腐蚀行为及机理

以一种极具潜力的先进核能候选氧化物弥散强化(ODS)钢为研究对象,以不控制氧浓度的液态金属PbBi共晶(LBE)为腐蚀介质,研究了静态下高温(600和700℃)不同腐蚀时间对ODS钢腐蚀行为的影响及其微观机制。结果表明,600℃腐蚀至2000 h,ODS钢表面生成总厚度约为10μm的典型双层氧化膜,同时在内氧化层下方形成了一层较薄的富Al氧化层。基于致密的尖晶石内氧化层及富Al氧化层的保护作用有效减缓了腐蚀氧化速率,ODS钢显示优异于其它材料的耐LBE腐蚀性能。ODS钢在700℃腐蚀所形成的氧化膜结构及厚度与600℃明显不同:腐蚀100 h主要形成了厚度约为500 nm的Al2O3保护膜,大幅降低了腐蚀速率;腐蚀时间延长至500 h,大部分区域Al2O3氧化膜仍然存在,但同时出现的少量"疖状氧化物"破坏了Al2O3保护膜的连续性,从而成为了腐蚀的突破口。