稀土钨轧制组织与力学性能研究

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当前随着科技进步,钨及钨合金材料以其优异的性能广泛应用在核工业、医疗屏蔽等领域当中。通过加入稀土元素改善钨合金性能,使其能够符合相关的指标与需求,成为国内外研究热点之一,论文以此为背景进行了一系列工作。  论文在课题组研究基础上,设计了三种不同的成分,对钨板烧结样进行了金相分析,分析了钨板轧制时的边裂角裂产生的机制并根据材料本身属性改进了轧制工艺,最终制成了3块板厚约4mm的稀土钨板材;对钨板材分别在1250℃、1350℃、1450℃、1550℃进行退火,并对烧结样、轧制样以及退火样进行了XRD、金相、EBSD分析与观察以及性能分析。  结果表明:XRD分析表明:三种成分钨板显微组织波峰图相类似,这是因为W-La2O3-Y2O3-ZrO2-3Re、W-La2O3-Y2O3-ZrO2-5Re钨板中添加的Re元素与W固溶,而添加的其他稀土元素含量太少导致的。开裂分析表明:金属轧件厚度上不均匀变形以及所添加的铼导致钨加工困难,加工硬化程度增加,从而导致角裂现象的发生,因此应提高开坯温度,减缓加工硬化,控制轧件与轧辊间的摩擦条件,及时切掉裂边。等;金相分析表明:添加Re元素对钨基体有明显的细化作用。结合钨板硬度测试结果与显微组织分析表明:W-La2O3-Y2O3-ZrO2-3Re钨板的再结晶温度为1350℃-1450℃、W-La2O3-Y2O3-ZrO2-5Re钨板的再结晶温度为1450℃,W-La2O3-Y2O3-ZrO2钨板的再结晶温度为1350℃。拉伸试验表明:铼元素加入稀土钨中,可以提高晶粒和晶粒之间的结合力,使得钨铼合金在拉伸情况下有很好的延伸率。EBSD分析表明:随铼含量增加,钨板的再结晶温度升高,沿α取向线的织构分布变得较为均匀,沿γ取向线上织构强度越来越弱。三种成分钨板轧制后同时在{001}<110>附近存在很强的织构,退火后{111}<1-21>织构均减弱,当织构强度降低趋于稳定时根据BCC金属再结晶机制进行再结晶,这两点共同解释了三种成分钨板再结晶温度不同的根本原因。EBSD组织分析结果与金相观察和硬度测试确定的再结晶温度相呼应,并在前两者基础上进行了补充和完善,从织构的角度解释了铼含量对稀土钨板再结晶过程的影响。  论文通过研发稀土钨板,并分析其基础组织性能以及织构组织演变过程,旨在为未来合理制定钨的退火工艺,制备满足核工业和医疗屏蔽领域性能要求的钨制品提供参考。
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