Zr对Mo-Zr合金力学性能与显微组织的影响

(中南大学 粉末冶金国家重点实验室，湖南 长沙，410083)

钼由于具有熔点高、强度大、硬度高、导电导热性好、热膨胀系数低，耐磨损和抗腐蚀性能强及良好的抗热震性能和耐热疲劳性能等特点，因而被广泛应用于钢铁工业、电子工业、航空航天、原子核能及金属压力加工等领域[1−3]。目前，制备钼制品的方法主要为熔炼法[4−6]和粉末冶金法。随着现代制品形状的不断复杂化，采用熔炼法制备的钼锭后续加工对材料浪费很大，而采用粉末冶金方法不仅可以制备形状复杂的零部件，而且后续加工少，材料利用率高。然而，由于氧、氮等杂质原子在晶界的富集及其本征脆性，钼及钼合金烧结后脆性非常明显[7−8]，而采用粉末冶金方法制备的制品一般接近最终形状，难于再进行挤压、锻造、热扎等后续处理来改善脆性。因此，从材质上使钼的性能得以提高是扩大粉末冶金方法在钼制品中的研制与应用的关键。在钼中添加合金元素产生固溶强化及弥散强化是提高钼性能的有效方法[4,9]。其中，Mo-Ti[10−11]，Mo-Zr[12−13]及 TZM[14]合金就是采用微量合金元素产生显著固溶强化的典型代表， 它们相比纯Mo在室温、高温力学性能上均取得较明显提高。Zr具有高的熔点，高温下能与钼产生固溶而低温下溶解度很小，能对钼起到显著的固溶强化及弥散强化效果，且Zr在加热时能大量吸收氧、氢、氮等元素，可能是改善烧结钼合金室温脆性的有效途径。前期研究证实[13]，在 Mo中添加微量元素 Zr(0.06%～0.5%，质量分数)使合金室温抗拉强度得以显著提高，提高幅度最高达26%，说明Zr对钼合金的强化效果十分明显。……