【摘要】：隨著科科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,現(xiàn)代工業(yè)和一些高端應(yīng)用領(lǐng)域?qū)邆淠透邷�、抗氧化及耐腐蝕等性能的新材料提出了越來越急迫的需求。銥([r)屬鉑族元素,熔點高達2447℃,具有極強的耐腐蝕性和高溫熱穩(wěn)定性,銠的熔點為1963℃,在鉑族元素中僅次于銥、鋨,兩者的晶格常數(shù)接近,在整個成分范圍均能形成固溶體。向銥中加入銠可以極大地提高銥的高溫抗氧化性能,所以銥銠合金是在超高溫條件下應(yīng)用的理想材料。熱等靜壓工藝是近幾十年發(fā)展起來的粉末冶金新技術(shù),在近凈成形及難加工材料方面具有其他加工方法所不具備的優(yōu)勢,處理后得到的制件具有均勻的組織和良好的力學(xué)性能,在航空航天等特殊領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。本論文采用基于密度泛函理論的第一性原理方法研究了 Rh含量對Ir-Rh合金力學(xué)性能的影響并結(jié)合銥銠合金氧化的實驗結(jié)果對Ir-Rh合金的成分進行篩選。理論計算研究結(jié)果表明,Ir-Rh合金的強度和硬度隨Rh含量的升高迅速增大,在Ir-10Rh處達到最大值后快速下降到Ir-40Rh處后先緩慢上升再緩慢下降。Rh的添加會引起銥銠合金的脆化,其脆性大小隨著Rh含量的升高先增大后減小,在Ir-50Rh處達到最高。銥銠合金的高溫抗氧化能力隨著Rh含量的升高而增強,這是由于Rh元素可以減輕合金高溫氧化物的揮發(fā)性,從而減輕其在高溫氧化條件下的失重,增強其高溫抗氧化能力。綜合考慮理論計算和氧化實驗得到的結(jié)果,選擇Ir-20Rh作為熱等靜壓技術(shù)研究的合金成分。設(shè)計不同的混粉工藝和除氣工藝研究混粉時間、小球、除氣溫度對金屬粉末性能的影響,尋找最佳混粉及除氣工藝。采用冷等靜壓—燒結(jié)—熱等靜壓的工藝路線制備銥銠合金,并對在不同溫度和壓力下熱等靜壓得到的銥銠合金的致密度和微觀組織結(jié)構(gòu)進行分析和表征。在銥銠合金混粉實驗中,發(fā)現(xiàn)帶球混粉混合料達到均勻所需要的時間要比不帶球混粉時間短,兩種工藝最終得到的混合粉的氧含量相當且基本不變。帶球混合得到的金屬粉的含氮量要比不帶球混稍高,但是經(jīng)過除氣工藝后均能夠降低到0.001%以下。所以混粉工藝選擇帶球混合1Oh。在1200℃除氣2h后,再將溫度升至1800℃燒結(jié)。隨著熱等靜壓溫度和壓力的升高,合金的致密度均會升高,但是由于包套材料的限制,當使用最高溫度(1300℃)和最高壓力(140MPa)熱等靜壓2h后其致密度只能達到理論密度的95.7%,后期可以通過在更高溫度下復(fù)壓使其升高至理論值。
【學(xué)位授予單位】：昆明貴金屬研究所
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TF125.23
【圖文】：

其中Ｉｒ－ｌ0Ｎｂ－５Ｓｉ的變形硬化速率、強度和塑性最高。除了邋ｆｅｅ和Ｌｌ２相晶界的滑逡逑移，具有密集活動面占主導(dǎo)面的立方相的分裂也是Ｉｒ－ｌ0Ｎｂ－５Ｓｉ具有最好的塑性的原因。逡逑Ｉｒ－１０Ｎｂ－５Ｓｉ的斷口形貌如圖１所示，斷口表面由明亮的多面體和網(wǎng)狀條紋組成且在斷口逡逑表面可以看到晶界剝離的現(xiàn)象。出現(xiàn)晶界剝離現(xiàn)象的主要原因是ｆｅｅ和Ｓｉ相或Ｌｌ２和Ｓｉ逡逑相之間的巨大性能和結(jié)構(gòu)差異，從而導(dǎo)致在高溫壓縮條件下Ｆ／Ｓ和Ｉ７Ｓ相界面成為裂紋逡逑萌生和傳播的主要來源。逡逑４逡逑

典型的熱等靜壓系統(tǒng)如圖１．２所示。熱等靜壓系統(tǒng)一般由冷卻系統(tǒng)、壓縮機、儲氣逡逑罐、加熱爐、真空泵、高壓容器和計算機控制系統(tǒng)等組成，其中高壓容器是整個熱等靜逡逑壓設(shè)備的最關(guān)鍵的裝置［４＼其成型的大致工藝過程為：首先，將粉末或零件裝入與目標逡逑零件相匹配的包套內(nèi)，放置在高溫環(huán)境下進行抽氣，達到所需要的真空度后封焊ｒ然后，逡逑將封焊后的包套放入熱等靜壓爐腔內(nèi)部，對爐腔抽真空后充入氣體傳力介質(zhì)。最后升溫逡逑升壓，由于氣體具有熱膨脹效應(yīng)，所以隨著溫度的升高，爐腔內(nèi)的壓力也會增加［４９］。按逡逑照熱等靜壓工藝要求依次進行升溫升壓、保溫保壓和卸壓降溫三個過程，在保溫保壓的逡逑過程中，高溫高壓氣體施加在包套之上使其變形，進而促使包套內(nèi)的粉末或零件收縮變逡逑形

這類缺陷便可以永遠地被愈合［４ＳＬ逡逑近凈成形技術(shù)是指零件通過該技術(shù)成形后，僅需少量的其他加工甚至不再加工，就逡逑可作為機械構(gòu)件而被直接使用的成形技術(shù)。圖１．３為熱等靜壓近凈成形原理示意圖［５＼逡逑熱等靜壓近凈成形技術(shù)將粉末熱等靜壓和現(xiàn)代模具技術(shù)融合為一體。其主要工藝過程與逡逑步驟包括粉末制備、包套設(shè)計與制造、熱等靜壓實施、包套去除和無損檢測等。其具體逡逑工藝路線如下：（１）使用有限元等理論優(yōu)化設(shè)計合適的包套；（２）制造出經(jīng)計算機模擬逡逑和優(yōu)化后的包套；（２）：向包套中裝填粉末并緊實；（３）對包套內(nèi)粉末進行除氣、密封，逡逑并進行熱等靜壓，最終完成材料制備與零件成型［５１１。逡逑熱等靜壓還有一項重要的應(yīng)用是材料的連接和復(fù)合。采用熱等靜壓技術(shù)可以實現(xiàn)兩逡逑種不同材料的連接，包括金屬－金屬、非金屬－非金屬、非金屬－金屬的連接。熱等靜壓連逡逑接是最近這些年才發(fā)展起來的一項新技術(shù)，非常值得應(yīng)用推廣，特別是在民用方面［４Ｂ１。逡逑Ｊｒ邐／ｊ／逡逑}0Ｐ逡逑：＼＇v|勿＾邐懰：名＼＼逡逑＼邋＞邋／／／／／／／／ｙ邋ｖ邋／邋／／Ａ／／／邋／．邋＼邋＾逡逑Ｉ邋一上密封逾：２—商壓缸：Ｊ一辨蔽U海匆唬媯媯榱椋停哄義希怠尤忍澹海跺濉祝海貳勰海浮旅芊飧牽唬掛煥蹂義賢跡

本文編號：2787158