EBPVD制备Y2O3弥散强化FeCrAl薄板力学行为及微观结构

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wcjlb
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
氧化物弥散强化(ODS)合金以其优异的高温性能成为可重复使用飞行器金属热防护系统面板的候选材料。然而目前ODS合金的制备方法在制备大尺寸薄板材料时存在加工困难,氧化物颗粒尺寸难以控制等问题。作为一种涂层制备方法,电子束物理气相沉积(EBPVD)方法也可以用来制备ODS合金薄板材料,并以其工艺简单,沉积速度快,氧化物含量,尺寸,分布易于控制,和近净成形的特点具有独特优势。然而作为一种制备ODS合金薄板材料的新方法,EBPVD方法制备的材料的组织结构控制和力学性能优化问题亟待解决。本文以EBPVD方法制备的Y2O3弥散强化FeCrAl高温合金薄板材料为研究对象,主要研究了四个方面的内容:制备态材料的组织结构及形成机理;弥散强化相氧化钇的表征及强化机制;材料的室温及高温拉伸行为及主要变形机制;材料的蠕变行为及蠕变本构方程。具体研究方法和主要结论如下:改变基板旋转速度和蒸汽入射方式两个工艺参数,用扫描电子显微镜(SEM)观察不同基板旋转速度和蒸汽入射方式下制备材料的表面和截面形貌;用X射线极图方法表征不同蒸汽入射方式下薄板不同厚度处的织构。发现EBPVD方法制备的ODS合金薄板组织形貌可控,通过调整工艺参数,可以获得螺旋状或是柱状晶组织形貌。基于薄板晶粒生长跟随蒸汽入射方向变化的思想建立的柱状晶的倾斜角度的几何模型,可以实现对蒸汽入射角度时时非对称变化的复杂情况下的柱状晶倾斜角度的半定量计算。建立了蒸汽入射方式,组织形貌,晶体学取向三者的关系。解释了蒸汽入射方式影响组织形貌和晶体学取向的本质原因。用X射线衍射(XRD),高分辨/透射电子显微镜(HR/TEM),X射线光电子能谱(XPS),电子背散射衍射(EBSD)技术表征了材料的亚结构,氧化钇颗粒的晶体结构,价态,尺寸及分布,高温长时间(800℃220h)保温处理后的弥散相尺寸和分布。发现氧化钇颗粒呈球形或椭球形均匀弥散的分布于基体晶粒中,颗粒尺寸在几纳米到几十纳米的范围,可以通过调整工艺参数控制基体晶粒尺寸和氧化钇颗粒尺寸。氧化钇颗粒通过细晶强化和Orowan强化机制提高材料的室温强度。不同于机械合金化方法制备ODS合金中形成复杂氧化物的情况,EBPVD方法制备的铁基ODS合金中Y和O元素以稳定的体心立方结构的α-Y2O3形式存在。晶体晶粒和氧化钇颗粒在800℃高温下组织结构的稳定性很好。研究了氧化钇含量分别为0、0.8wt.%和1.2wt.%的FeCrAl合金薄板的室温和高温(500℃-1000℃)拉伸变形行为,用TEM方法表征了拉伸变形区的微观结构,讨论了不同温度拉伸的主要变形机理。发现通过添加氧化钇弥散相,能够显著地提高材料的高温强度,800℃含0.8wt.%Y2O3的材料强度提高51.2%;1000℃含1.2wt.%Y2O3的材料强度提高64.0%。但氧化钇的添加量要根据使用温度来选择,氧化钇含量越高材料越脆。对比研究了氧化钇含量为1.2wt.%的FeCrAl合金薄板和不含氧化钇的FeCrAl合金薄板的蠕变行为(575℃-625℃,800℃-900℃),用TEM和EBSD方法表征了蠕变变形区的微观结构,建立蠕变本构方程。发现加入1.2wt.%Y2O3后,材料在900℃,20MPa的稳态蠕变速率降低了95.55%;材料的蠕变激活能由接近基体材料自扩散激活能的水平提高到2.45倍于基体材料自扩散激活能的水平。
其他文献
目的研究毛兰素对葡萄膜黑色素瘤细胞株增殖和凋亡的影响,以及探索潜在的信号通路。方法采用MTT比色法检测毛兰素对MUM-2B和C918葡萄膜黑色素瘤细胞株增殖活力的影响,DAPI染
新产品的特性、消费者采用新产品的决策过程、不同层次消费者对新产品的反映差异是影响新产品市场扩散的主要因素。相应的,赋予新产品独特的吸引力、选择适当的信息传递媒介
单点渐进成形技术(SPIF,single point incremental forming)是一种新型钣金加工技术,适用于小批量生产和样件加工。本课题主要研究对象为金属板料在渐进成形中的成形性能,提
目前,铝合金的强韧性、抗高温蠕变性和耐蚀性等性能还远远不能满足军工、航空航天与汽车等制造业的快速发展。本文研究了PrxOy对铸造Al-Cu合金组织与性能的影响规律及机制。
目的了解深圳市罗湖区工厂企业职业人群的心理卫生现状及其影响因素.方法利用症状自评量表(SCL-90)以及自编劳动卫生及相关因素调查表对523名工厂职工进行了心理卫生问卷调查
用身高标准体重值,对中小学生营养状况进行分析.结果娄底城区中小学生平均营养不良率12 74%,肥胖率为8.78%.营养不良呈逐年下降趋势,肥胖呈逐年上升趋势,不同性别、学习阶段
回 回 产卜爹仇贱回——回 日E回。”。回祖 一回“。回干 肉果幻中 N_。NH lP7-ewwe--一”$ MN。W;- __._——————》 砧叫]们羽 制作:陈恬’#陈川个美食 Back to yield
【目的】提高草莓果实品质和主要生物活性物质的含量。【方法】以白熟期“红颜”草莓为材料,分别对其喷施100 mmol/L蔗糖、100 mmol/L葡萄糖、100 mmol/L果糖以及上述3种溶液
崩塌滚石灾害是中国西部山区一种常见的地质灾害类型,具有突发性和随机性的特点,是山区地质灾害防治的难点和薄弱环节。针对中国崩塌滚石灾害基础研究薄弱,减灾关键技术研发