機(jī)械合金化對(duì)Laves相TaCr2固相熱反應(yīng)合成的影響研究.pdf

1、Laves相TaCr2化合物是一種拓?fù)涿芘沤Y(jié)構(gòu)的金屬間化合物,具有優(yōu)異的高溫抗氧化、熱腐蝕抗力的潛力,另外,它的密度適中,力學(xué)性能優(yōu)良而且熔點(diǎn)高,室溫脆性阻礙它成為實(shí)用的高溫結(jié)構(gòu)材料。如何改善TaCr2的室溫脆性是目前新型高溫結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。
　　本文研究了機(jī)械合金化對(duì) Cr-33Ta混合粉末結(jié)構(gòu)與形貌以及對(duì)真空退火條件下 Laves相 TaCr2固相熱反應(yīng)合成的影響,并在此基礎(chǔ)上研究了球磨時(shí)間對(duì)單相Cr-33Ta合金

2、組織與室溫維氏硬度的影響。
　　研究結(jié)果表明,Cr-33Ta元素混合粉在0-8h機(jī)械合金化過(guò)程中,Ta、Cr原子實(shí)質(zhì)上發(fā)生了相互擴(kuò)散溶入對(duì)方晶格點(diǎn)陣逐漸演變成 Cr(Ta)和 Ta(Cr)非平衡過(guò)飽和固溶體。但50h的球磨過(guò)程中始終沒(méi)有發(fā)現(xiàn)Laves相TaCr2生成。機(jī)械合金化使 Cr-33Ta元素混合粉的形貌由棱角比較明顯演變?yōu)榈容S類似球狀顆粒,球磨20h后的粉末顆粒和晶粒得到明顯細(xì)化, Ta和Cr的晶粒尺寸分別達(dá)到納米級(jí),并且

3、成分均勻。為后續(xù)通過(guò)降低 Laves相 TaCr2的固相熱反應(yīng)合成溫度或時(shí)間來(lái)制備成分和組織均勻、晶粒細(xì)小的高強(qiáng)高韌TaCr2合金提供了可行性。
　　隨著球磨時(shí)間的增加,Ta和Cr的晶粒逐漸細(xì)化,微觀應(yīng)變不斷增加。球磨8h的Ta和Cr的晶粒尺寸就已經(jīng)達(dá)到納米級(jí),分別為3.935nm和13.833nm,微觀應(yīng)變分別為6.112％和0.537%。
　　未經(jīng)球磨的 Cr-33Ta元素混合粉在900℃×3h的退火條件下未能發(fā)生 Ta

4、Cr2的固相合成反應(yīng),而球磨5h、10h、20h和30h的球磨粉在此條件下均合成出Laves相 TaCr2,并且隨著球磨時(shí)間的延長(zhǎng),Laves相 TaCr2固相反應(yīng)合成越充分。MA對(duì)Laves相TaCr2的合成有顯著活化作用。較充分反應(yīng)的最低球磨時(shí)間為20h。
　　MA15h的Cr-33Ta球磨粉在1000℃退火條件下,隨著退火時(shí)間從10min逐漸延長(zhǎng)到120min,Laves相TaCr2的固相合成反應(yīng)的程度逐漸增大。退火時(shí)間延長(zhǎng)

5、到120min后,Ta與Cr幾乎完全合成,Lave相TaCr2的固相合成反應(yīng)較為充分。MA30h的Cr-33Ta球磨粉在3h退火時(shí)間下,在700℃真空退火條件下,就能夠發(fā)生了少量的Laves相TaCr2固相熱反應(yīng)合成。隨著退火溫度從700℃提高到1000℃,Laves相TaCr2的固相合成反應(yīng)的程度逐漸增大。在1000℃×3h退火條件下, Ta與Cr完全合成出Lave相TaCr2。
　　隨著球磨時(shí)間從10h延長(zhǎng)到40h,在1250