西安交大研制出高強(qiáng)度高延性鉬合金規(guī)模化應(yīng)用取得實(shí)效

鉬是一種稀有的難熔金屬，不但廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)不銹鋼等各類鋼鐵材料，還因鉬合金本身所具有的優(yōu)良導(dǎo)熱導(dǎo)電、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)而在航空航天、機(jī)械、冶金等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。中國的鉬儲(chǔ)量、產(chǎn)量和消費(fèi)量均居全球第一。但鉬具有低溫脆性，強(qiáng)度低、延性差的特點(diǎn)，鉬合金較難進(jìn)行深加工，其應(yīng)用受到較大限制，因此多年來我國的鉬合金產(chǎn)品以鉬的初級(jí)產(chǎn)品為主。研發(fā)具有更好性能、更高附加值的鉬合金材料，對(duì)于我國鉬業(yè)發(fā)展有著極其重要的意義。

目前國際上主要采用稀土氧化物彌散強(qiáng)化鉬合金，但通常摻雜時(shí)氧化鉬或鉬粉為固態(tài)，摻雜的稀土氧化物只能細(xì)化到微米或亞微米級(jí)，并多位于晶界處，不僅強(qiáng)化效果受到限制，且鉬合金容易發(fā)生早期斷裂。如何同步提高鉬合金的強(qiáng)度與延、韌性，一直是本領(lǐng)域的挑戰(zhàn)性難題。

西安交通大學(xué)金屬材料強(qiáng)度國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室孫軍課題組歷時(shí)10余年，最近在此領(lǐng)域取得突破。他們從工程實(shí)際需求出發(fā)，回溯到材料制備技術(shù)的難點(diǎn)，凝練并解決了相關(guān)關(guān)鍵科學(xué)問題，繼而推動(dòng)了材料制備技術(shù)的創(chuàng)新和突破。他們所研制的納米結(jié)構(gòu)彌散強(qiáng)化鉬合金材料，具有納米稀土氧化物增強(qiáng)粒子與超細(xì)晶微觀結(jié)構(gòu)，在獲得顯著強(qiáng)化的同時(shí)，其拉伸延性成倍提高。該結(jié)果在線發(fā)表于Nature Materials雜志網(wǎng)站上。評(píng)審人認(rèn)為這是一項(xiàng)非常重要的原創(chuàng)性研究結(jié)果，具有重要的科學(xué)與應(yīng)用價(jià)值。

孫軍課題組揭示了稀土氧化物摻雜鉬合金中晶粒及晶內(nèi)與晶界粒子強(qiáng)韌化尺寸效應(yīng)特性和機(jī)理，建立了強(qiáng)韌化定量解析模型，提出了納米摻雜強(qiáng)韌化的新思路。在此基礎(chǔ)上，孫軍課題組開發(fā)了分子級(jí)摻雜的液相混合制備含納米稀土氧化物鉬合金的關(guān)鍵技術(shù)，解決了稀土氧化物的納米化與非團(tuán)聚化、及其在鉬晶粒內(nèi)部和晶界均勻彌散分布、以及納米超細(xì)晶結(jié)構(gòu)的高溫穩(wěn)定性等制約該領(lǐng)域發(fā)展的三個(gè)“瓶頸”難題。所制備的合金中氧化物平均顆粒尺寸小于80 nm，鉬晶粒尺寸可達(dá)亞微米級(jí)，鉬合金的強(qiáng)度與延、韌性均超過已報(bào)道的國際一流公司同類材料最好水平，同時(shí)明顯降低了其塑脆轉(zhuǎn)變溫度，并顯著提高了合金高溫再結(jié)晶溫度及高溫強(qiáng)度與拉伸延性。

該項(xiàng)目相關(guān)技術(shù)已在金堆城鉬業(yè)公司實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化應(yīng)用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，并獲得2012年度教育部技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。該項(xiàng)研究得到了國家自然科學(xué)基金以及其他國家項(xiàng)目的共同資助。

(信息來源:中國選礦技術(shù)網(wǎng)2013-03-05)