我國成功研制出高強高延性鉬合金
2013年03月04日 11:19 19356次瀏覽 來源： 中國稀土 分類： 鉬
鉬是一種稀有的難熔金屬，不但廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)不銹鋼等各類鋼鐵材料，還因鉬合金本身所具有的優(yōu)良導(dǎo)熱導(dǎo)電、耐高溫等優(yōu)點而在航空航天、機械、冶金等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。中國的鉬儲量、產(chǎn)量和消費量均居全球第一。但鉬具有低溫脆性，強度低、延性差的特點，鉬合金較難進行深加工，其應(yīng)用受到較大限制，因此多年來我國的鉬合金產(chǎn)品以鉬的初級產(chǎn)品為主。研發(fā)具有更好性能、更高附加值的鉬合金材料，對于我國鉬業(yè)發(fā)展有著極其重要的意義。
目前國際上主要采用稀土氧化物彌散強化鉬合金，但通常摻雜時氧化鉬或鉬粉為固態(tài)，摻雜的稀土氧化物只能細化到微米或亞微米級，并多位于晶界處，不僅強化效果受到限制，且鉬合金容易發(fā)生早期斷裂。如何同步提高鉬合金的強度與延、韌性，一直是本領(lǐng)域的挑戰(zhàn)性難題。
西安交通大學(xué)金屬材料強度國家重點實驗室孫軍課題組歷時10余年，最近在此領(lǐng)域取得突破。他們從工程實際需求出發(fā)，回溯到材料制備技術(shù)的難點，凝練并解決了相關(guān)關(guān)鍵科學(xué)問題，繼而推動了材料制備技術(shù)的創(chuàng)新和突破。他們所研制的納米結(jié)構(gòu)彌散強化鉬合金材料，具有納米稀土氧化物增強粒子與超細晶微觀結(jié)構(gòu)，在獲得顯著強化的同時，其拉伸延性成倍提高。該結(jié)果在線發(fā)表于Nature Materials雜志網(wǎng)站上。評審人認為這是一項非常重要的原創(chuàng)性研究結(jié)果，具有重要的科學(xué)與應(yīng)用價值。
孫軍課題組揭示了稀土氧化物摻雜鉬合金中晶粒及晶內(nèi)與晶界粒子強韌化尺寸效應(yīng)特性和機理，建立了強韌化定量解析模型，提出了納米摻雜強韌化的新思路。在此基礎(chǔ)上，孫軍課題組開發(fā)了分子級摻雜的液相混合制備含納米稀土氧化物鉬合金的關(guān)鍵技術(shù)，解決了稀土氧化物的納米化與非團聚化、及其在鉬晶粒內(nèi)部和晶界均勻彌散分布、以及納米超細晶結(jié)構(gòu)的高溫穩(wěn)定性等制約該領(lǐng)域發(fā)展的三個“瓶頸”難題。所制備的合金中氧化物平均顆粒尺寸小于80nm，鉬晶粒尺寸可達亞微米級，鉬合金的強度與延、韌性均超過已報道的國際一流公司同類材料最好水平，同時明顯降低了其塑脆轉(zhuǎn)變溫度，并顯著提高了合金高溫再結(jié)晶溫度及高溫強度與拉伸延性。
該項目相關(guān)技術(shù)已在金堆城鉬業(yè)公司實現(xiàn)了規(guī)?；瘧?yīng)用，取得了顯著的經(jīng)濟效益與社會效益，并獲得2012年度教育部技術(shù)發(fā)明獎一等獎。該項研究得到了國家自然科學(xué)基金以及其他國家項目的共同資助。
責(zé)任編輯：安子
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