初始原料和球磨气氛对ODS铁素体钢机械合金化的影响.pdf

　２Ｏ　　　材料工程／２０１０年９期　　初始原料和球磨气氛对ＯＤＳ铁素体钢　　机械合金化的影响　　　　　　　　　　ＥｆｆｅｃｔｏｆＳｔａｒｔｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＭｉｌｌｉｎｇＡｔｍｏｓｐｈｅｒｅｏｎ　　　　　　　ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＡｌｌｏｙｉｎｇｏｆＯＤＳＦｅｒｒｉｔｉｃＳｔｅｅｌｓ　　　　　　何培，周张健，李明，许迎利，葛昌纯　　　　　　　　　　（北京科技大学材料科学与工程学院，北京１０００８３）　　　　—　—　ＨＥＰｅｉ，ＺＨＯＵＺｈａｎｇ－ｊｉａｎ，ＬＩＭｉｎｇ，ＸＵＹｉｎｇｌｉ，ＧＥＣｈａｎｇｃｈｕｎ　　　　　　　（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆ　　　　　ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ）　　　　　　　　　　　　　摘要：分别采用纯金属粉和氮气雾化预合金粉作为机械合金化的初始原料，对它在球磨过程中的合金化效果、粉末形　　　　　　　　　貌、粒度分布和过量氧含量的影响进行对比。结果表明：当使用雾化合金粉作为初始原料，球磨后合金元素的分布比采　　　　　　　　用纯金属粉为原料更加均匀。使用高纯氩气作为保护气氛比真空球磨更能有效减少合金粉末中的过量氧含量。　　　　　　关键词：初始原料；球磨气氛；纯金属粉；氮气雾化粉；机械合金化　　　　　中图分类号：ＴＬ３５２．２　　　　　　文献标识码：Ａ　　　———　文章编号：１００１４３８１（２０１０）０９００２００５　　　　　　　　　　　—　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｔｗｏｏｘｉｄｅｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ（ＯＤＳ）ｆｅｒｒｉｔｉｃｓｔｅｅｌｓｂｙｍｅ　　　　　　　　　　　　　　ｃｈａｎｉｃａｌａｌｌｏｙｉｎｇｕｓｉｎｇｐｕｒｅｍｅｔａｌｐｏｗｄｅｒｓａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎａｔｏｍｉｚｅｄｐｏｗｄｅｒａｓｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ　　　　　　　—　　　ｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓｂｙＳＥＭａｎｄＸｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ，ｌａｓｅｒｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ／ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ　　　　　　　　　　　　　　ｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎａｌｙｚｅｒ，ａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏｃｏｍｐａｒｅｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｌｌｏｙｉｎｇ　　　　　　　　　　　　　　　ｅｆｆｅｃｔｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｅｔｗｏｓｔａｒｔｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｌｌｏｙｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅ　　　　　　　　　　　　　　　　ｍｏｒｅｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｅｍｐｌｏｙｉｎｇｔｈｅｎｉｔｒｏｇｅｎａｔｏｍｉｚｅｄｐｏｗｄｅｒａｓｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓｔｈａｎｔｈａｔｏｆｕｓｉｎｇｐｕｒｅ　　　　　　　　　　　　　—　ｍｅｔａｌｐｏｗｄｅｒｓ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｌｌｏｙｉｎｇｕｎｄｅｒｈｉｇｈｐｕｒｉｆｉｅｄＡｒａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｃａｎｂｅｔｔｅｒｒｅ　　　　　　　　　　　　ｄｕｃｅｔｈｅｅｘｃｅｓｓｏｘｙｇｅｎｃｏｎｔｅｎｔｔｈａｎｔｈａｔｏｆｕｎｄｅｒｖａｃｕｕｍｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｌｌｏｙｉｎｇ．　　　　　　　　　—　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒａｗｍａｔｅｒｉａｌ；ｍｉｌｌｉｎｇａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ；ｐｕｒｅｍｅｔａｌｐｏｗｄｅｒ；ｎｉｔｒｏｇｅｎａｔｏｍｉｚｅｄｐｏｗｄｅｒ；ｍｅｃｈａｎ　　ｉｃａｌａｌｌｏｙｉｎｇ　超临界水堆是第四代先进核反应堆中唯一的水冷　　　　　　　　　　　　　　　堆，具有热效率高、系统简化、成本低等优点。但其包　壳材料运行于高温高压、强腐蚀、强中子辐照的极端环　　境，目前广泛使用的ｚｒ合金已不能满足作为超临界水　　　堆包壳的要求。　　　　　　　　　—　氧化物弥散强化（ＯｘｉｄｅＤｉｓｐｅｒｓｉｏｎＳｔｒｅｎｇｔｈ　　　　　　　　　　　　ｅｎｅｄ，ＯＤＳ）钢具有优异的拉伸及抗蠕变性能，其使用　℃　　　　　　　　　　　　温度可达６５０以上。此外，低的感生放射性和良好　　　　　　　　　　　　的抗辐照肿胀性能使它成为聚变堆（ＦｕｓｉｏｎＲｅａｃｔｏｒ，　　　　　　　ＦＲ）以及快速增殖堆（ＦａｓｔＢｒｅｅｄｅｒＲｅａｃｔｏｒ，ＦＢＲ）中　　　　　　　　　　　　　　重要的候选结构材料＿１］。但延展性和冲击韧性较差　　　　　　　　是限制ＯＤＳ钢应用的不利因素，通过优化制备工艺参　　　　　　　　　　　数和适当的热机械处理，这个问题得到了很大的改善。　　“　　　　　　　　　　近期研究表明＿３］，通过提高合金元素Ｃｒ的含量并添　　　　　　　　　　　　　　加适量的Ａ１，ＯＤＳ铁素体钢在超临界水（７８３Ｋ，　　２５ＭＰａ）中的耐腐蚀性增强。因此ＯＤＳ铁素体钢很有　　　　　　　希望用作超临界水堆的燃料包壳。　　　　　　　　　　　　　　—　目前，ＯＤＳ铁素体钢通常利用机械合金化（Ｍｅ　　　　　　　　　　　　ｃｈａｎｉｃａｌＡｌｌｏｙｉｎｇ，ＭＡ）等粉末冶金的方法制备。　　　ＯＤＳ铁素体钢的高温力学性能主要由在基体中弥散　　　　　　　　　　　　　　　分布的纳米氧化物的状态决定，机械合金化能够使高　熔点氧化物较均匀地分散到合金基体中。与传统的熔　　　　　　　　　　　炼方法相比，ＭＡ还具有工艺简单经济、操作成分连续　　　　可调等优点。在ＯＤＳ铁素体钢的制备中，通常采用纯　　金属的混合粉末或雾化预合金粉末作为初始原料。但　是对于这两种不同类型原料对机械合金化效果的影响　　　　　　　　　　　　　鲜有研究。在ＭＡ过程中，为了尽可能降低过量氧含　　　　　　　　　　　—　量，经常使用Ａｒ等惰性气体作为保护气氛。Ｓ．Ｏｈｔ　　　　　　　ｓｕｋａ［５等人研究发现，使用９９．９９９９（质量分数，下　　　　　　　　　　　　同）的Ａｒ气作为保护气氛能显著降低过量氧含量，从　　　　　　初始原料和球磨气氛对ＯＤＳ铁素体钢机械合金化的影响　２１　而明显改善其高温力学性能。但是球磨气氛同时会在　　合金粉末中引入微孑Ｌ隙，这些微孑Ｌ隙有可能在后续的　　　　　　　　　　　　致密化和热处理中聚集和演化，从而影响材料的性能。　本工作对以纯金属粉末和氮气雾化的预合金粉末　　为初始原料的两种材料，分别采用真空和氩气作为球　　　　　　　　　　　　　　磨气氛，对球磨后粉末的微观形貌、晶体结构、粒度分　　　　布及过量氧含量进行了测试和分析，以比较不同原料　　和球磨环境对球磨效果的影响。　　　１实验方法　　　　　　按成分配比Ｆｅ一１２Ｃｒ一２．２Ｗ一０．５Ｔｉ一０．３５Ｙ２０３分　　　　别称量Ｆｅ，ｃｒ，ｗ，Ｔｉ等纯金属粉末和纳米Ｙ。Ｏ。粉末　　　　作为初始原料（代号为Ｍ）进行机械合金化。所用粉　　　　　　　末的具体信息如表１所示。　　　　　　表１金属粉的粒径和纯度　　　　　　　　　　　Ｔａｂｌｅ１Ｓｉｚｅａｎｄｐｕｒｉｔｙｏｆｓｅｖｅｒａｌｐｕｒｅｍｅｔａｌｐｏｗｄｅｒｓ　　采用真空感应熔炼一氮气雾化的方法制备设计成　　　　　　　　分为Ｆｅ一１１Ｃｒ一２Ｗ一０．６Ｍｎ一０．２Ｖ一０．０８Ｔａ的预合金粉　　　　　末，其形貌如图１所示。从图１可以看出，经过氮气雾　　　　　　　　　　　　　　　　　　化制备的粉体呈规则的球形，粒径分布范围为３～“　　２５ｍ。２０，ｕｍ左右的颗粒主要为多边形的胞状晶体。　　雾化粉表面的组织结构主要由冷却速率决定。尺寸较　　　大的液滴凝固时，因冷却较为缓慢易形成树枝晶；中等　　　　尺寸的液滴易形成胞状晶体；而尺寸较小的粉体则容　　　　　　　　　　　　　≤　易形成胞状晶或等轴晶。将筛分后一２００目（　　　　　　　　　　　　７４／￣ｍ）的预合金粉与０．５Ｔｉ及０．３５纳米Ｙｏ。粉　　　　　　　　　　　　　　末作为初始原料（代号为ＮＡ）在行星式高能球磨机中　　　　进行球磨。　　　　　—　　　　　　　　机械合金化设备为ＱＭＷＸ型卧式行星球磨机。　　　　　　　　　　　　球磨罐和磨球的材料均为不锈钢，磨球的尺寸有３种，　　　　直径分别为６，１０，２０ｍｍ。固定球料比为１０：１，球磨　　　　　　　　　　　—　转速设定为３８０ｒ／ｒａｉｎ，球磨时间３０ｈ，在真空（Ｖａｃｕ　　　　　　　　ｕｍ，简写为Ｖ）和氩气环境（Ａｒｇｏｎ，简写为Ａｒ）中分别　　　　　　　　　　　　　　　　　　对以Ｍ和ＮＡ为原料的机械合金化效果进行分析比　—　　　较。采用Ｄ／ＭＡｘＲＢＸ射线衍射仪分析所得粉末的　　　—　物相结构。利用搭配能谱仪（ＥｎｅｒｇｙＤｉｓｐｅｒｓｉｖｅＸｒａｙ　　　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，ＥＤＳ）的ＬＥＯ一１４５０型扫描电镜观察所　　　　　　图１氮气雾化的预合金粉末的ＳＥＭ图片　　　　　　　Ｆｉｇ．１ＳＥＭｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎａｔｏｍｉｚｅｄ　　ｐｒｅ－ａｌｌｏｙｅｄｐｏｗｄｅｒｓ　　得粉末的微观形貌和元素分布。用激光衍射散射式粒　　度分布测定仪（ＬＭＳ－３Ｏ）Ｎ￣Ｊ定不同球磨气氛中粉末的粒　　　度分布，并采用惰气脉冲红外热导法（ＡＳＴＭＥ１０１９－－　　　　　　　　　　　　　　２００５）测定了不同初始原料在真空和氩气环境中球磨　　　　前后的过量氧含量。　　２结果与讨论　　　　　　　　２．１初始原料对机械合金化的影响　　　２．１．１初始原料对合金粉末晶体结构的影响　　　　　　　　　　　　　图２是Ｍ和ＮＡ原料粉末，以及分别以Ｍ和ＮＡ　　为原料，在氩气保护和真空条件下进行机械合金化所　　　　得粉末的ｘ射线衍射图。图２中主要的衍射峰通过　　　　与粉末衍射标准联合会（ＪｏｉｎｔＣｏｍｍｉｔｔｅｅｏｎＰｏｗｄｅｒ　　　　　　　　ＤｉｆｆｒａｃｔｉｏｎＳｔａｎｄａｒｄｓ，ＪＣＰＤＳ）的衍射数据卡片比较　　　　来标定。图２（ａ）中Ｍ合金是采用各种纯金属粉末作　　　　　　为原料，所以球磨前粉末的ＸＲＤ图谱中可以清晰地　　—　标定出Ｃｒ，ｗ，Ｔｉ等合金元素，所采用的电解铁粉为ａ　　　　Ｆｅ（ｂｃｃ结构）。原始粉中也检测到ＹＯ。的衍射峰，但　　　　由于它在原始粉中的含量较低，所以峰的强度很低。　　　　　　球磨３０ｈ后，Ｃｒ，ｗ，Ｔｉ以及ＹＯ。的衍射峰都消失了，　　　　说明在高能球磨中合金元素和氧化物固溶到基体中，　　　　　　　　　　　发生了合金化。图２（ｂ）中经过真空感应熔炼一氮气雾　　—　化制得的ＮＡ合金也是ａＦｅ（ｂｃｃ结构），合金元素在　　　　　　　熔炼过程中很好地固溶到基体Ｆｅ的晶格中。球磨　　　　—　后，Ｍ和ＮＡ合金中ａＦｅ的衍射峰都出现了一定程度　　的宽化。衍射峰宽与晶粒尺寸成反比，与晶格畸变成　　　　　　　　　　　　　　正比。当组成粉末的晶粒小于０．１／，ｍ或晶格受力发　　生畸变都会引起衍射峰的宽化。衍射峰的宽化表明球　　磨时间越长，粉末颗粒在机械合金化中的塑性变形增　　　大，位错密度上升，品格畸变越严重。同时粉末颗粒度　　　和晶粒度在球磨中都不断减小］。　２２　　　材料工程／２０１０年９期　　　　　　　　　图２Ｍ（ａ）和ＮＡ（ｂ）合金球磨前后粉末的Ｘ射线衍射图　　　　　　　　　　　　　Ｆｉｇ．２ＸＲＤｓｐｅｃｔｒａｏｆＭ（ａ）ａｎｄＮＡ（ｂ）ｐｏｗｄｅｒｓｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｍｉｌｌｉｎｇ　　２．１．２初始原料对合金元素分布的影响　　　　　　　　　　　　　　使用不同的初始原料，在相同的球磨条件下所达　　　到的合金化效果可以通过合金元素在合金粉末颗粒内　　　　　　　　　　　　　　　部的分布是否均匀来评价。图３展示了Ｍ和ＮＡ合　　金在真空和氩气条件下球磨后，合金元素在粉末颗粒　　　　　内的分布情况。在真空和Ａｒ环境中，Ｍ合金粉末颗　　　　粒中除了大部分已经合金化Ｆｅ（灰色相）以外，还存在　　　　　　　　　　　　　　　明显的长条状的Ｃｒ（深灰色相）和颗粒状的Ｗ（白色　　相）。而经过真空感应熔炼的ＮＡ合金颗粒中各合金　　　　元素在基体中均匀分布，只观察到单一相的存在。显　　　　然，采用金属元素粉作为初始原料得到的合金粉末的　合金化效果不如熔炼雾化制得的预合金粉末。　　　　　　　———　图３合金元素分布的ＳＥＭ图（ａ）Ｍ一３０ｈ－Ｖ；（ｂ）Ｍ一３ＯｈＡｒ；（ｃ）ＮＡ一３０ｈＶ；（ｄ）ＮＡ一３ｏｈＡｒ　　　　　　　　　　　Ｆｉｇ．３ＳＥＭｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓｏｆｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆａｌｌｏｙｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔｓ　—　　——　—　（ａ）Ｍ一３０ｈＶ；（ｂ）Ｍ一３ｏｈＡｒ；（ｃ）ＮＡ一３０ｈＶ；（ｄ）ＮＡ一３０ｈＡｒ　　值得注意的是，球磨后的合金粉末颗粒中都出现　　　　　了一定程度的裂纹，以Ｍ为原料得到的合金粉末比以　　ＮＡ为原料得到的粉末的裂纹更为严重。机械合金化　　是一个远离平衡态的过程，混合的原料粉末在球与球，　　球与壁之间的高速反复撞击下，产生强烈的塑性变形。　　　　　球一粉末一球的碰撞引起塑性粉爪的压扁和加工硬　　　　　　　　　　　　化，当被压扁的金属粒子重叠时，原子级洁净的表面紧　　　　　　　　　　　密接触，发生冷焊，形成由各组分组成的多层的复合粉　　　末粒子，与此同时，这些加工硬化的组分及复合粒子也　　会发生断裂］。冷焊与断裂不断重复使界面及其他晶　　　　　　　　体缺陷明显增加。此外，在Ａｒ环境中球磨的Ｍ和　　　ＮＡ合金粉末裂纹比相应的真空环境中的要少。这可　　　　初始原料和球磨气氛对ＯＤＳ铁素体钢机械合金化的影响　２３　能是因为球磨时气体充斥在粉末和磨球之间，降低了　　　　　　　　　　磨球冲击粉末的频率。另一方面有气体存在时粉末不　　易在球磨罐壁沉积，也减少了磨球和罐壁对粉末的摩　　　擦，从而使得粉末塑性变形的程度降低，裂纹减少。　　　　　　　２．２球磨气氛对机械合金化的影响　　　　　　　　　２．２．１球磨气氛对合金粉末粒度的影响　　　　　　图４是Ｍ和ＮＡ合金在不同球磨气氛下的累积　　　　粒度分布情况。从图４可以看出，无论在真空还是氩　　　　气中，Ｍ合金粉末粒度减小比ＮＡ合金明显得多。这　　　　是因为Ｍ合金采用各种纯金属粉末作原料，而ＮＡ合　　　金是采用氮气雾化预合金粉作为原料。Ｃｒ，Ｗ，Ｍｎ，　Ｖ，Ｔａ等合金元素在熔炼过程中本身的晶格结构遭到　　破坏并溶入到基体Ｆｅ的晶格中，造成点阵畸变，增加　　　了位错运动的阻力。而Ｃ等非金属元素往往作为间　　“　隙溶质原子，择优分布在位错线上，形成间隙原子气”　　　　　　　　　　　　　团，钉扎位错，起到强化作用。所以ＮＡ原始粉末的　　　　　　　　　　　　　　　　　强度和硬度比Ｍ粉末要高，要得到同样的粉末粒度，　　就需要在高能球磨中输入更多的能量（提高转速或延　　长球磨时间）。采用同样的初始原料，真空条件下的球　　磨效率比氩气环境中要高。因为使用Ａｒ作为保护气　　　体能够降低磨球对粉末的冲击频率和强度，也减少了　　罐壁和磨球对粉末的摩擦作用，从而减弱了球磨效果。＼　　舌　专　　毒　ｇ　三　　　　　　　图４Ｍ和ＮＡ合金不同球磨气氛下的累积粒度分布　　　　　　　　　　Ｆｉｇ．４ＡｃｃｕｍｕｌａｔｅｄｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｏｆＭａｎｄＮＡｐｏｗｄｅｒｓ　　　　　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙａｌｌｏｙｅｄａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ　　　　　　　　　　合金粉的晶粒度Ｄ通过Ｓｃｈｅｒｒｅｒ公式计算］：　　Ｄ一　（１）…　　　　　　　　　　　式中：为Ｘ射线的波长；为相应衍射峰的半高宽　　　　（换算为弧度单位）；０为半衍射角。值通常用强度最　　　　　　　高的Ｆｅ的衍射峰来计算，计算出的结果往往偏小。　　　　　　　　图５为Ｍ和ＮＡ合金在不同球磨气氛下晶粒尺寸的　　　　　变化。如图５所示，Ｍ合金和ＮＡ合金的原始粉末晶　　　　　　　　　　粒度分别为３４．７ｎｍ和２１．９ｎｍ。无论在真空还是Ａｒ　　　　　环境中，Ｍ合金球磨３０ｈ后晶粒尺寸减小的幅度比相　　　同条件下ＮＡ合金大得多。但是球磨后两种合金晶粒　　都在１０～１Ｉｎｍ左右。这是因为在球磨初期，原始粉　　　　　末在高能球磨机中通过粉末颗粒与磨球间激烈的冲　　　　　　　　　　　　　　　　击、摩擦、碰撞，使粉末颗粒发生反复的冷焊、断裂，粉　　　末颗粒和晶粒都迅速发生细化。在晶粒细化的过程　　　　　　　　　　中，不断产生新鲜表面，这些新鲜表面的接触导致冷焊　　使晶粒粗化。当冷焊和破碎达到动态平衡时，晶粒尺　　　寸趋于稳定ｊ。　　　　　　　图５Ｍ和ＮＡ合金不同球磨气氛下的晶粒尺寸　　　　　　　　　　　　Ｆｉｇ．５ＧｒａｉｎｓｉｚｅｓｏｆｔｈｅＭａｎｄＮＡｐｏｗｄｅｒｓｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙ　　　　ａｌｌｏｙｅｄａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ　　２．２．２球磨气氛对合金粉末过量氧含量的影响　合金粉末中过量氧含量是评价机械合金化效果的一　　　　个重要依据。如果球磨中引入了过多的氧，所形成　　　　　　　　　的氧的夹杂物对后续的致密化和力学性能都将产生不利的影响。多数研究者¨　　　ｓ。。在球磨过程中采用Ｈ：，Ｎｚ　　或惰性气体（最常用的是高纯Ａｒ）作为保护气氛，防止　球磨后的合金粉末受到氧化。本工作采用惰气脉冲红—　　　　　外热导法（ＡｓＴＭＥ１０１９２Ｏ０５）测定了Ｍ和ＮＡ合金　　　球磨前、后合金粉中的总的氧含量。过量氧含量等于　　　　　　粉末中总的氧含量减去所加入ＹＯ。结合的氧，可通　　过式（２）进行计算：—　　　（）ＥＯＴ一０．２１ｏ￣ｖ２ｏ３　（２）　∞　　式中：０为过量氧含量；ＯＴ为总的氧含量；ｎ０＾代表　　　ＹＯ。在合金中的质量分数。　　　　　　　　　　　　　　　图６展示了Ｍ和ＮＡ合金在真空和氩气条件下　　　　　球磨前后的过量氧含量。如图６所示：在Ｍ和ＮＡ合　　　　　　　　　　金中，球磨引起粉末细化，细化后的粉末更容易发生氧　　　化，所以球磨３０ｈ合金粉末中的氧含量都明显增加，而　　　　使用高纯Ａｒ（９９．９９）作为球磨保护气氛，能够有效　　　　降低球磨后合金粉末中的过量氧含量。Ｍ原始粉末　　　　　　　　　　　　　　　　的氧含量为０．５０６％，远远高于ＮＡ预合金粉末的　　　　　　０．０４。这主要是因为Ｍ合金的原料是各种活泼的　　金属元素，遇到空气容易发生氧化，导致原始粉中氧含　　　　量很高。而雾化制粉工艺中，通过抽气和Ｎ。保护等　２４　　　材料工程／２０１０年９期　措施，制备出氧含量较低的预合金粉末。　［３］　［４］　［５］　　　　　　图６Ｍ和ＮＡ合金不同球磨气氛下的过量氧含量　［６］　　　　　　　　　　Ｆｉｇ．６ＥｘｃｅｓｓｏｘｙｇｅｎｃｏｎｔｅｎｔｉｎＭａｎｄＮＡｐｏｗｄｅｒｓ　　　　　　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙａｌｌｏｙｅｄａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ　　　３结论　（１）使用雾化合金粉作为初始原料，球磨后合金元　　素的分布非常均匀，只有单一相，而以纯金属作原料，　　　　　　球磨后合金粉末中存在明显的长条状的Ｃｒ（深灰色　　　　　相）和颗粒状的Ｗ（白色相）。　　　　　　　　　（２）采用不同的初始原料，合金化粉末中的过量氧　　　含量有很大差异。球磨前后，雾化合金粉末中的过量　　　　　　氧含量均远远低于纯金属合金粉末。　　　　（３）球磨过程中使用高纯Ａｒ作为保护气氛，能够　　　　有效降低球磨后合金粉末中引入的氧，但颗粒及晶粒　　　　平均粒径明显大于真空条件，这表明通人Ａｒ气会在一　　定程度上降低球磨效率。　　　　参考文献　　　　　　　　［１］ＫＡＩＴＯＴ，ＵＫＡＩＳ，ＯＨＴＳＵＫＡＳ，ｅｔａ１．ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＯＤＳ　　　　　　　　　ＦｅｒｒｉｔｉｃＳｔｅｅｌＣｌａｄｄｉｎｇｆｏｒｔｈｅＡｄｖａｎｃｅｄＦａｓｔＲｅａｃｔｏｒＦｕｅｌｓ［Ｃ］．　　　　Ｔｓｕｋｕｂａ：ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＧＬＯＢＡＬ２００５，２００５．１９６．　　　　　　　　—　［２３ＭＵＫＨＯＰＡＤＨＹＡＹＤＫ，ＦＲＯＥＳＦＨ，ＧＥＬＬＥＳＤＳ．Ｄｅｖｅｌ　　　　　　　　　ｏｐｍｅｎｔｏｆｏｘｉｄｅｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄｆｅｒｒｉｔｉｃｓｔｅｅｌｓｆｏｒｆｕｓｉｏｎ　　　—　　　［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｕｃｌｅａｒＭａｔｅｒｉａｌｓ，１９９８，２５８２６３（Ｐａｒｔ２）：—　　】２０９１２１５．　［７３　［８］　［９］　［１０］　　　　　　　　　　ＣＨ０ＨＳ，ＫＩＭＵＲＡＡ，ＵＫＡＩＳ，ｅｔａ１．Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆ　　　　　—‘　　—　ｏｘｉｄｅｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄｓｔｅｅｌｓｉｎｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌｗａｔｅｒｅｎｖｉ　　　—　ｒｏｎｍｅｎｔ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｕｃｌｅａｒＭａｔｅｒｉａｌｓ，２００４，３２９３３３（Ｐａｒｔ—　　１）：３８７３９１．　　　　　　　　　　　ＣＨＯＨＳ，ＫＩＭＵＲＡＡ．ＣｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｈｉｇｈＣｒｏｘｉｄｅ　　　　　　　ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄｆｅｒｒｉｔｉｃｓｔｅｅｌｓｉｎｓｕｐｅｒ－ｃｒｉｔｉｃａｌｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ　　　—　　ｗａｔｅｒ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｕｃｌｅａｒＭａｔｅｒｉａｌｓ，２００７，３６７３７０（Ｐａｒｔ　　　２）：１１８Ｏｌ１８４．　　　　　　　　　　０ＨＴＳＵＫＡＳ，ＵＫＡＩＳ，ＦＵＪＩＷＡＲＡＭ，ｅｔａＩ．Ｎａｎｏ－ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　　　　　　　　　　ｃｏｎｔｒｏｌｉｎ０ＤＳｍａｒｔｅｎｓｉｔｉｃｓｔｅｅｌｓｂｙｍｅａｎｓｏｆｓｅｌｅｃｔｉｎｇｔｉｔａｎｉｕｍ　　　　　　　　—　ａｎｄｏｘｙｇｅｎｃｏｎｔｅｎｔｓ［－Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｈｙｓｉｃｓａｎｄＣｈｅｍｉｓｔｒｙｏｆＳｏｌ—　—　　ｉｄｓ，２００５，６６（２４）：５７１５７５．　　　　　　　　　　　—　ＲＡＭＡＲＡ，ｏＫＳＩＵＴＡＺ，ＢＡＬＵＣＮ，ｅｔａ１．Ｅｆｆｅｃｔｏｆｍｅｃｈａｎｉ　　　　　　　　　　　ｃａｌａｌｌｏｙｉｎｇｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆ　　　　　　ＯＤＳＥＵＲＯＦＥＲ９７［Ｊ］．ＦｕｓｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＤｅｓｉｇｎ，２００７，—　—　　８２（１５２４）：２５４３２５４９．　　　　　　　　　　—　ＩＷＡＴＡＮＹ，ＫＩＭＵＲＡＡ，ＦＵＪＩＷＡＲＡＭ，ｅｔａ１．Ｅｆｆｅｃｔｏｆｍｉｌｌ　　　　　　　　ｉｎｇｏｎｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄｍｉｃｒｏｓｔｒｕｅｔｕｒａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｐｏｗｄｅｒ　　—　　　　　　ｐａｒｔｉｃｌｅｓｆｏｒｈｉｇｈＣｒｏｘｉｄｅｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄｆｅｒｒｉｔｉｃｓｔｅｅｌｓ　　　—　　［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｕｃｌｅａｒＭａｔｅｒｉａｌｓ，２００７，３６７３７０（Ｐａｒｔ１）：１９１—　１９５．　　　　　　　汤春峰，曲选辉，周霆，等．机械合金化ＯＤＳ钴基合金粉末的放电　　　　　　　—　等离子烧结［Ｊ］．稀有金属材料与工程，２００７，３６（８）：１４６１　１４６４．　　　　　关璐，曲选辉，贾成厂，等．用机械合金化法制备含氮不锈钢粉末　—　［Ｊ］．北京科技大学学报，２００５，（６）：６９２６９４．　　　　　　　　　——　ＫＬＩＭＩＡＮＫ０ＵＭ，ＬＩＮＤＡＵＲ，Ｍ０ＥＳＬＡＮＧＡ．Ｅｎｅｒｇｙｆｉｌ　　　　　　　　　　—　ｔｅｒｅｄＴＥＭｉｍａｇｉｎｇａｎｄＥＥＬＳｓｔｕｄｙｏｆＯＤＳｐａｒｔｉｃｌｅｓａｎｄａｒｇｏｎ　　　　　　ｆｉｌｌｅｄｃａｖｉｔｉｅｓｉｎｆｅｒｒｉｔｉｃｍａｒｔｅｎｓｉｔｉｃｓｔｅｅｌｓ［Ｊ］．Ｍｉｃｒｏｎ，２００５，３６—　　（１）：１８．　　　　　基金项目：９７３国家重点基础研究发展计划资助项目（２００７ＣＢ２０９８００，　２００８ＣＢ７１７８０２）　—　　　—　收稿日期：２００９０３２０；修订日期：２００９１１＿２９　　　　　　作者简介：何培（１９８３一），女，硕士研究生，从事氧化物弥散强化铁素体　—　钢的研究，Ｅｍａｉｌ：ｈｅｐｅｉ０３１０＠１６３．ｃｏｒｎ　　　　　　　　　通讯作者：周张健（１９７２一），男，副教授，联系地址：北京市海淀区学院　　　　　　　—　　路３０号北京科技大学特陶中心（１０００８３），Ｅｍａｉｌ：ｚｈｏｕｚｈｊ＠ｍａｔｅｒ．　ｕｓｔｂ．ｅｄｕ．ｃｎ　　　（上接第６页）　　［６］龚海军，米国发，王狂飞，等．ＺＬ２０５合金的组织与性能研究［Ｊ］．　参考文献　　　　　　热加工工艺＇２ｏｏ，。（）：一・　　　　　　　　［１］张瑛杰，冯志军，李巨文，等．大型ＺＬ２０５Ａ铸件的成分偏析和过出版社，　１９９４．　—　烧组织研究［Ｊ］・铸造，２００３，５２（８）：５４５５４６・　［８］贾泮江，　　　　　　　陈邦峰．显微共晶偏析对ＺＬ２０５Ａ合金力学性能的影响　　　　　　　［２］龚磊清，金长庚，刘发信，等・铸造铝合金金相图谱［Ｍ］・长沙：中［Ｊ］．　—　材料工程，２００８，（２）：１４．　　南工业大学出版社，１９８７．——　　　　　　“”　［３］李玉胜，翟虎，马宝民，等・高强度ＺＬ２０５Ａ合金大型铸件白点　收稿日期—　　—　：２ｏｏ９１１－１６；修订日期：２０１０一Ｏ７１３　—’　偏析研究［Ｊ］・铸造，２ｏＯ７，５６（２）：１８５１８７作者简介　　　　：ｌ￣，ｇＮ（１９７７一），男，硕士，主要致力于高强度优质铸造铝合　　　　　　　　　［苎周竺ｌ，文，等・高强度铸造铝合金凝固过程中的元素金材料及其铸件产品研制，联系地址：北京市８１信箱２分箱（１ｏｏｏ９５），偏析［Ｊ］・　　　铸造技术，２００３，２３（）：５０－－５２．Ｅ－　　　　ｍａｉｌ：ｃｂｆｕｓｔｂ３３１１ｉ．　二’　　……　…　。　　　　　Ｌ５１张建兵．高强度ＺＬ２０５Ａ铸件气孔缺陷研究ＬＪＪ．制造技术研究，　２００７．（１）：４－－８——●　　　【Ｉｕｌｕ０ｏＬｌ　∽　）（０００