固-液掺杂稀土La-TZM合金制备及其高温抗氧化性能研究

TZM（0.4％～0.55%Ti，0.06%～0.12%Zr，0.01%～0.04%C）合金是目前应用最为广泛的钼合金之一，因其具有高熔点、高强度、高弹性模量、强抗腐蚀性能和良好的高温力学性能，而作为钼基合金的首选广泛应用于航空航天、发电、核反应堆、军事工业和化工等领域。然而，TZM合金存在高温抗氧化性能差和低温塑性韧性差等缺点，使其应用受到了很大的限制。
　　本文采用粉末冶金法，运用固-液混合掺杂方式和不同粒度颗粒级配制备了高致密度的TZM合金及掺杂稀土元素镧的La-TZM合金板材。通过室温力学拉伸测试和韧脆转变温度（DBTT）测定对稀土元素镧掺杂La-TZM合金进行了力学性能研究，通过对镧掺杂La-TZM合金进行高温氧化测试，采用表面和截面的SEM分析、EDS元素分析以及差热分析，对其进行高温氧化行为分析和抗氧化性能研究，探索镧掺杂对TZM合金力学性能、DBTT以及抗氧化性能的影响规律。研究表明，通过向TZM合金中添加镧制备的La-TZM合金板材抗拉强度和伸长率分别为1405MPa和9.3%，较TZM合金分别提高了28.2%和32.8%；由于氧化镧粒子在晶界处的存在阻碍位错的运动和穿晶断裂，并且细化了晶粒，镧掺杂将TZM合金的DBTT降低了40℃；由于细小氧化镧颗粒的作用使合金组织致密化，生成的合金氧化物在基体表面形成致密氧化物覆盖层，在一定程度上阻碍氧对基体的侵蚀，从而提高了TZM合金的高温抗氧化性能，相比传统TZM合金，在空气气氛下升温时镧掺杂TZM合金能将剧烈氧化反应开始温度提升50℃，有效减缓了氧化速率，扩展了TZM合金的应用范围。