掺杂方式对钼合金组织与力学性能影响的研究进展

李世磊^1,2，胡平^1,2，段毅³，左烨盖^1,2，邢海瑞^1,2，李辉^1,2，邓洁^1,2，冯鹏发⁴，王快社^1,2，胡卜亮^1,2

1. 西安建筑科技大学冶金工程学院2. 西安建筑科技大学功能材料国家地方联合工程研究中心3. 航空工业庆安集团有限公司4. 金堆城钼业股份有限公司

摘 要：钼是一种银白色金属,具有熔点高、强度大、蠕变速率低、膨胀系数小、导热导电及抗热震性能优、抗磨损和抗腐蚀性能强等特性,广泛应用于化学工业、石油工业、冶金工业、航天工业和核能技术等领域。纯钼在室温下塑性差但在高温下易产生晶界滑动导致较大变形,其在高温下的力学性能较室温下有大幅度衰减,且在高温下易产生较大的蠕变,强度和硬度下降明显。这些特性均限制了纯钼作为结构材料的广泛应用。为了提升钼金属的适用范围,改善钼金属在各种使用场景下的强度及韧性,人们通常在钼金属中加入少量的合金元素,通过微量元素的弥散强化及固溶强化作用清除晶界脆化相,以反应物作为弥散相对钼合金起到强化作用,从而达到提高其性能的目的。在国内外学者的共同探索下,目前已开发出的钼合金有Mo-Al₂O₃、Mo-La、TZM、TZC等。钼合金常用的制备方式是粉末冶金法,掺杂是钼合金制备过程中的第一步,不同掺杂方式的选取会对后续钼合金制品的组织与性能产生不同的影响。粉末冶金制备钼合金的过程中常用的掺杂方式有三种:（1）将钼粉与合金元素粉末混合的固-固（S-S）掺杂方式;（2）将合金元素溶解后混入钼（或氧化钼）粉中,干燥后进行还原的固-液（S-L）掺杂方式;（3）利用钼及合金元素的化合物溶液,经干燥、还原制备钼合金的液-液（LL）掺杂方式。近年来,国内外学者希望通过改进钼合金粉末冶金过程中的掺杂方式来改善钼合金的组织,提升钼合金的性能。研究表明,改进掺杂方式,首先要改进合金粉末的表面状态,使合金粉末的粒度更加细小且分散均匀;其次要使钼合金的烧结坯组织更为均匀,晶粒更加细小,第二相颗粒更加细小且分散;最终由于细晶强化及第二相强化机制使得钼合金的强韧性得到提升。本文综述了近年来国内外学者在掺杂方式对钼合金组织与性能影响方面的研究,分析了掺杂方式对多种钼合金的粉末状态、显微硬度、相对密度、微观结构、第二相分布以及力学性能等方面的影响,并在现有研究的基础上对未来掺杂方式的发展做了建设性展望,对钼合金的生产有重要的借鉴意义。

关键词：钼合金;合金化;掺杂方式;微观结构;力学性能;