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放电等离子烧结制备9cr-ods钢的组织与力学性能

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材料热处理学报 2018年第9期39卷 65-72页

作者：谢锐吕铮石英男王晴刘春明沈阳建筑大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110168 东北大学材料科学与工程学院材料各向异性与织构教育部重点实验室辽宁沈阳110819

采用放电等离子烧结（Spark plasma sintering,SPS）工艺制备了成分为Fe-9cr-1.5W-0.4Mn-0.2V-0.1Ta-0.3Ti-0.3Y2O3（质量分数,%）的9cr-ods钢。利用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、电子背散射衍射（EBSD）、高分辨透射电镜（HRTEM）对ods钢的宏观烧结特征、晶粒形貌、析出相形貌等进行表征。利用万能拉伸试验机测量不同温度下样品的力学性能。结果表明：通过放电等离子体烧结工艺可以制备出具有超细晶粒的ods钢,950℃/5 min时烧结效果最好,致密度达到97.7%。950℃/5 min烧结后样品的晶粒呈现粉末颗粒表面晶粒粗大（〉1μm）而内部晶粒细小（纳米级）的现象,样品内的析出相以高密度、纳米尺寸、弥散分布的纳米团簇为主,其分布密度可以达到5.1×10^22个/m^3,同时还发现了少量化学计量比的Y2Ti2O7。放电等离子体950℃/5 min烧结样品的常温和650℃拉伸强度分别达1040 MPa和407 MPa。

关键词： 9cr-ods钢放电等离子烧结微观结构力学性能

9cr-ods钢中纳米析出相的SAXS和TEM研究

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金属学报 2016年第9期52卷 1053-1062页

作者：谢锐吕铮卢晨阳李正元丁学勇刘春明东北大学材料科学与工程学院材料各向异性与织构教育部重点实验室沈阳110819 东北大学冶金学院沈阳110819

对球磨不同时间的雾化合金粉采用热等静压烧结方法制备9cr-ods钢.利用高能同步辐射小角X射线散射(SAXS),配合高分辨透射电镜(HRTEM),高角环形暗场(HAADF)像和电子背散射衍射(EBSD)研究了不同球磨时间合金粉制备的9cr-ods钢中纳米析出相... 详细信息

对球磨不同时间的雾化合金粉采用热等静压烧结方法制备9cr-ods钢.利用高能同步辐射小角X射线散射(SAXS),配合高分辨透射电镜(HRTEM),高角环形暗场(HAADF)像和电子背散射衍射(EBSD)研究了不同球磨时间合金粉制备的9cr-ods钢中纳米析出相的特征及其对组织和性能的影响.SAXS和TEM实验结果表明,9cr-ods钢中富Y-Ti-O纳米团簇的尺寸随着球磨时间的延长不断下降,分布密度峰值逐渐升高,球磨20 h样品中富Y-Ti-O纳米团簇的分布密度峰值达到2.93×1023m-3;烧绿石结构Y2Ti2O7相的分布密度峰值在球磨8 h样品中最高(1.03×1022m-3);少量大尺寸富Ti,Al和O的析出相的分布密度随着球磨时间延长而增加,出现核壳结构.晶粒尺寸随着球磨时间的延长而细化,屈服强度随着球磨时间的延长而升高.富Y-Ti-O纳米析出相对材料强度的贡献占主导地位.

关键词： 9cr-ods钢金属气雾化小角X射线散射(SAXS) 富Y-Ti-O纳米团簇 Y2Ti2O7 屈服强度

电子辐照对9cr-ods钢中氧化物稳定性的影响

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中国冶金 2018年第5期28卷 23-27,50页

作者：王会杨占兵杨苏冰罗骥北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室北京100083 北京科技大学新材料技术研究院北京100083

利用超高压电子显微镜系统在450、500和550℃下对9cr-ods铁素体/马氏体钢（F/M钢）进行了电子束辐照,通过观察和分析辐照前后钢中Y-Ti-O纳米氧化物的形貌及成分变化,对比研究不同温度下电子辐照对氧化物稳定性的影响。结果表明,不同温度... 详细信息

利用超高压电子显微镜系统在450、500和550℃下对9cr-ods铁素体/马氏体钢（F/M钢）进行了电子束辐照,通过观察和分析辐照前后钢中Y-Ti-O纳米氧化物的形貌及成分变化,对比研究不同温度下电子辐照对氧化物稳定性的影响。结果表明,不同温度下,电子辐照后的氧化物尺寸发生了不同程度的减小现象。辐照前后氧化物尺寸减小率分别为8.51%（450℃）、19.38%（500℃）和25.99%（550℃）;氧化物内铬成分变化程度关系为550℃〉500℃〉450℃。通过分析得出,电子辐照条件下,钢中Y-Ti-O弥散氧化物抑制了材料的辐照肿胀。高能电子轰击以及辐照中产生的过饱和点缺陷的扩散会促使氧化物中溶质原子移动,从而造成了氧化物尺寸的减小。温度的增加提高了空位的扩散速率,加速了氧化物尺寸的减小。研究9cr-ods钢在电子辐照下的损伤行为有助于探究氧化物辐照损伤机理,为后期控制和减少9cr-ods钢辐照损伤现象提供依据。

关键词： 9cr-ods钢电子辐照 Y-Ti-O纳米氧化物尺寸变化铬成分变化辐照肿胀

Zr、Al元素对9cr-ods钢中析出相析出行为的影响

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Zr、Al元素对9Cr-ODS钢中析出相析出行为的影响

作者：王建杰天津大学

学位级别：硕士

9cr-ods(Oxides dispersion strengthening)钢具有优异的蠕变性能和抗辐照性能,是未来新一代核反应堆的候选材料之一。然而9cr-ods钢中cr含量较低,抗腐蚀性能较差,这成为制约其实际应用的关键问题之一。通过在9cr-ods钢中添加高含量的Al... 详细信息

9cr-ods(Oxides dispersion strengthening)钢具有优异的蠕变性能和抗辐照性能,是未来新一代核反应堆的候选材料之一。然而9cr-ods钢中cr含量较低,抗腐蚀性能较差,这成为制约其实际应用的关键问题之一。通过在9cr-ods钢中添加高含量的Al,可以大大提高其抗腐蚀性能,但同时也会对力学性能产生影响。为了兼顾ods钢的力学性能和抗腐蚀性能,本文研究了Zr和Al元素对ods钢中析出相析出行为的影响,同时对析出相的高温稳定性进行了研究。本文设计并制备了9cr:Fe-9cr-1.5W-0.2V-0.07Ta-0.3YO,9cr Zr:Fe-9cr-1.5W-0.2V-0.07Ta-0.5Zr-0.3YO,9crZrAl:Fe-9cr-1.5W-0.2V-0.07Ta-0.5Zr-3Al-0.3YO,wt.%三种成分的ods钢,用扫描电子显微镜(SEM)、背散射电子衍射(EBSD)和透射电子显微镜(TEM)对ods样品的析出相和微观组织进行了表征,并对ods钢的力学性能进行了测试。结果表明对于碳化物,Zr的添加可以在ods钢中形成小尺寸的Zr C,Zr和Al的同时加入可以完全抑制MC的析出,优化ods钢中碳化物的尺寸。对于氧化物,Zr的添加可以促进ods钢中形成尺寸更小的Y-Zr-O颗粒,从而细化ods钢的晶粒。Al元素会导致大尺寸的Y-Al-O颗粒的形成,因此9crZrAl-ods中氧化物颗粒平均尺寸大于9cr-ods和9cr Zr-ods。拉伸试验结果表明,Zr的加入大大提高了ods钢的强度。强化机制分析显示,这是由于Zr的加入产生的细小的氧化物颗粒钉扎位错的弥散强化和晶界强化共同作用的结果。而铝的加入使9crZrAl-ods与9cr Zr-ods钢相比强度略有降低,但延伸率有较大提高。9crZr-ods和9crZrAl-ods钢在650℃的时效结果表明,时效后两种ods钢中析出相的种类没有发生改变,但9crZrAl-ods中的碳化物、氧化物以及晶粒尺寸的粗化程度都要高于9cr Zr-ods,Al的加入导致ods钢高温稳定性降低。对氧化物与基体的界面关系研究后发现,9crZrAl-ods中大尺寸的Y-Al-O颗粒与基体的晶格错配度往往大于Y-Zr-O颗粒,Y-Al-O颗粒与基体的界面能更高,高温稳定性更差,从而导致9crZrAl-ods钢高温稳定性较低。

关键词： 9cr-ods钢 Zr Al 氧化物碳化物力学性能