Si/B比对氧化镧掺杂MO-Si-B合金组织性能的影响

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本文采用机械合金化(MA)与热压烧结技术(HP)制备了Si/B成分配比不同的氧化镧掺杂Mo-Si-B合金。研究了Si/B(at.%)成分配比分别为2.4、1.4和0.7的氧化镧掺杂Mo-Si-B合金微观组织和力学性能,分析了不同Si/B成分配比对所制备的Mo-Si-B合金微观组织与力学性能的影响规律,并讨论了不同Si/B成分配比的氧化镧掺杂Mo-Si-B合金的变形与断裂机制。  物相分析表明,不同Si/B成分配比的氧化镧掺杂Mo-Si-B合金均主要由α-Mo、Mo3Si和Mo5SiB2三相组成,随着Si/B成分配比的降低,Mo5SiB2相的含量逐渐增加,而α-Mo与Mo3Si相的含量逐渐减少。Si/B成分配比为2.4和1.4的Mo-Si-B合金其微观组织为α-Mo晶粒形成连续基体,基体上均匀分布着Mo3Si和Mo5SiB2相颗粒,Si/B成分配比为0.7的Mo-Si-B合金是α-Mo相颗粒弥散分布在连续的金属间化合物Mo3Si/Mo5SiB2相基体中。  对氧化镧掺杂Mo-Si-B合金的密度、硬度、室温压缩和弯曲等性能进行研究发现,所制备合金均具有较高的致密度,随着Si/B成分配比的降低,合金的硬度提高,但Mo-Si-B合金的室温强度降低。合金的断裂韧性随Si/B比的升高而提高。以连续分布的α-Mo相为基体,且α-Mo相体积分数较大的合金具有较高的断裂韧性。室温弯曲断口观察表明,Si/B成分配比不同的氧化镧掺杂Mo-Si-B合金均没有明显的塑性变形痕迹,断口为穿晶与沿晶断裂的混合断口,其中在Si/B成分配比为2.4和1.4的合金的断口扫描照片中观察到α-Mo相上明显的解理平面与河流状花样。高温压缩试验结果表明,Si/B成分配比为0.7的合金其高温强度明显优于Si/B成分配比为2.4和1.4的合金,原因在于所含有的金属间化合物Mo3Si和Mo5SiB2相体积分数较高。  室温下,Si/B成分配比为2.4和1.4的Mo-Si-B合金会同时发生弹性-塑性变形,运动位错会在障碍处(晶界或颗粒)塞积,当塞积群前端的应力集中达到临界值,会导致微裂纹的产生。Si/B成分配比为0.7的合金在断裂前未发生塑性变形,微裂纹从原裂尖形核。Si/B成分配比不同的氧化镧掺杂Mo-Si-B合金高温下的变形机制为塑性变形,位错可以在外加应力与热激活的共同作用下越过障碍而运动。
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