高強(qiáng)Fe-V耐熱合金的開發(fā)研究.pdf

1、耐高溫材料因具有較高的高溫強(qiáng)度、良好的抗氧化和抗腐蝕性能、良好的疲勞性能等綜合性能而被廣泛應(yīng)用于各種高溫部件。耐高溫材料的主要傳統(tǒng)強(qiáng)化途徑之一是合金化強(qiáng)化，即通過添加合金元素促成固溶強(qiáng)化、時(shí)效強(qiáng)化和晶界強(qiáng)化，從而實(shí)現(xiàn)耐高溫材料的高強(qiáng)度。最新研究表明，F(xiàn)e-Co、Fe-Cr和Fe-Mo合金中存在有磁有序強(qiáng)化現(xiàn)象，即使在低于居里點(diǎn)的較高溫度下仍具有較高的強(qiáng)度，是一種值得研究的新型強(qiáng)化方式。因此，本文在Fe-V相圖的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了系列Fe-V

2、合金，測定了Fe-V合金高溫下的力學(xué)性能變化規(guī)律，擬為新型高強(qiáng)Fe-V高溫合金的開發(fā)提供一定的理論依據(jù)。
　　利用真空感應(yīng)爐熔煉了三種不同成分的Fe-V合金，V含量分別為4.0wt％、12wt％和16wt％。鑄錠經(jīng)剝皮、切頭切尾后鍛成20mm厚板材，再經(jīng)4道次熱軋軋成3mm厚板材。拉伸試樣經(jīng)固溶處理+退火處理后，在常溫下進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，確定Fe-V合金的最佳V成分。對(duì)最佳成分Fe-V合金進(jìn)行高溫拉伸試驗(yàn)測定其力學(xué)性能，研究Fe-V合

3、金的高溫力學(xué)性能隨溫度變化的規(guī)律。以最佳成分的Fe-V合金為基礎(chǔ)，在Fe-V合金中分別添加不同含量的C和Cr，結(jié)合XRD分析和掃描電鏡觀察，研究C/Cr的添加對(duì)Fe-V合金高溫力學(xué)性能的影響，并分析Fe-V-Cr合金表面氧化物的組成與結(jié)構(gòu)，探討該合金的氧化動(dòng)力學(xué)與氧化機(jī)制，揭示Cr對(duì)Fe-V合金抗氧化性能的作用。
　　主要實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:
　　1.常溫拉伸試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著V含量的增加，F(xiàn)e-V合金的屈服強(qiáng)度逐漸增大。當(dāng)V含量

4、較低時(shí)，σ0.2隨V含量的增加而增長較快;V含量增至4wt％后，σ0.2增長趨勢變緩，高于12 wt％后σ0.2基本不再變化。
　　2.Fe-12V合金在600℃以下與840℃以上進(jìn)行高溫拉伸實(shí)驗(yàn)時(shí)，σ0.2隨溫度的升高線性降低，降低速率較慢;600-840℃時(shí)，σ0.2降低隨溫度的升高非線性快速降低。此變化趨勢和前人的兩階段線性下降結(jié)果有一定差異，該非線性變化區(qū)間的變化機(jī)理尚有待進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)證實(shí)。
　　3.M-T法和DSC

5、法測定居里溫度結(jié)果表明，F(xiàn)e-12V合金中添加不同含量的C后，對(duì)居里溫度均無明顯影響。XRD結(jié)果揭示了C/Cr的添加未改變?chǔ)?Fe(V)固溶體特性。
　　4.Fe-V-C和Fe-V-Cr合金高溫下屈服強(qiáng)度隨溫度的變化趨勢與Fe-V合金完全相同。C和Cr在Fe-V合金中的固溶均可導(dǎo)致Fe-V合金屈服強(qiáng)度的增加，而C的固溶效果更加顯著。
　　5.在相同溫度下，隨著Cr含量的增加，F(xiàn)e-V-Cr的抗氧化性增強(qiáng)。當(dāng)溫度在400℃和6