我国成功研制出高强高延性钼合金

2013年03月04日 11:19 15626次浏览 来源:   分类:

  钼是一种稀有的难熔金属,不但广泛应用于生产不锈钢等各类钢铁材料,还因钼合金本身所具有的优良导热导电、耐高温等优点而在航空航天、机械、冶金等领域具有广泛的应用前景。中国的钼储量、产量和消费量均居全球第一。但钼具有低温脆性,强度低、延性差的特点,钼合金较难进行深加工,其应用受到较大限制,因此多年来我国的钼合金产品以钼的初级产品为主。研发具有更好性能、更高附加值的钼合金材料,对于我国钼业发展有着极其重要的意义。
  目前国际上主要采用稀土氧化物弥散强化钼合金,但通常掺杂时氧化钼或钼粉为固态,掺杂的稀土氧化物只能细化到微米或亚微米级,并多位于晶界处,不仅强化效果受到限制,且钼合金容易发生早期断裂。如何同步提高钼合金的强度与延、韧性,一直是本领域的挑战性难题。
  西安交通大学金属材料强度国家重点实验室孙军课题组历时10余年,最近在此领域取得突破。他们从工程实际需求出发,回溯到材料制备技术的难点,凝练并解决了相关关键科学问题,继而推动了材料制备技术的创新和突破。他们所研制的纳米结构弥散强化钼合金材料,具有纳米稀土氧化物增强粒子与超细晶微观结构,在获得显著强化的同时,其拉伸延性成倍提高。该结果在线发表于Nature Materials杂志网站上。评审人认为这是一项非常重要的原创性研究结果,具有重要的科学与应用价值。
  孙军课题组揭示了稀土氧化物掺杂钼合金中晶粒及晶内与晶界粒子强韧化尺寸效应特性和机理,建立了强韧化定量解析模型,提出了纳米掺杂强韧化的新思路。在此基础上,孙军课题组开发了分子级掺杂的液相混合制备含纳米稀土氧化物钼合金的关键技术,解决了稀土氧化物的纳米化与非团聚化、及其在钼晶粒内部和晶界均匀弥散分布、以及纳米超细晶结构的高温稳定性等制约该领域发展的三个“瓶颈”难题。所制备的合金中氧化物平均颗粒尺寸小于80nm,钼晶粒尺寸可达亚微米级,钼合金的强度与延、韧性均超过已报道的国际一流公司同类材料最好水平,同时明显降低了其塑脆转变温度,并显著提高了合金高温再结晶温度及高温强度与拉伸延性。
  该项目相关技术已在金堆城钼业公司实现了规模化应用,取得了显著的经济效益与社会效益,并获得2012年度教育部技术发明奖一等奖。该项研究得到了国家自然科学基金以及其他国家项目的共同资助。

责任编辑:安子

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