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纳米La2O3掺杂及强场诱导Mo2NiB2金属陶瓷的组织演变和多尺度作用机理研究

批准号:
51602186
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
李文虎
依托单位:
学科分类:
结构陶瓷
结题年份:
2019
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
罗清威、侯军才、董洪峰、刘博洲

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要
Mo2NiB2金属陶瓷具有良好的室温加工性能和优异的高温综合力学性能,有望开辟高温结构材料的应用新前景,但其高温烧结过程易导致晶粒长大,从而降低材料室温断裂韧性与高温强度。基于纳米La2O3的细晶韧化、颗粒的裂纹桥接与偏转可提高金属陶瓷的室温断裂韧性,其颗粒钉扎作用和提高再结晶温度效果可提高材料的高温强度,以及强磁场诱导Mo2NiB2金属陶瓷细化晶粒的设想,研究纳米La2O3掺杂Mo2NiB2金属陶瓷及强磁场诱导组织演变、细化晶粒技术,通过对纳米La2O3掺杂Mo2NiB2金属陶瓷的力学性能测试及各相的尺度和体积分数等微观组织变化的表征,研究纳米La2O3掺杂与强磁场诱导所引起的微观组织演变、晶粒多尺度分布及其对性能的影响规律,阐明Mo2NiB2金属陶瓷中微观组织演变、颗粒/晶粒多尺度分布所影响的强韧化和抗氧化效果的微观机理,为发展细晶高强韧Mo2NiB2金属陶瓷提供新的思路和理论基础。
英文摘要
Mo2NiB2 metal ceramic has attracted great attention due to its processing properties at room temperature and high temperature mechanical properties. However, the bottleneck problem of grain growth caused during the high temperature sintering process can reduce the fracture toughness and high temperature strength of the material. Based on some assumptions that, fine grain toughening, crack bridging and deflection of nano La2O3 particles can improve the fracture toughness, particle pinning and elevated recrystallization temperature can heighten the high temperature strength, and Mo2NiB2 metal ceramic grains can be refined with strong magnetic field oscillating. The preparation technology of Mo2NiB2 metal ceramics doped with nano La2O3 particles, and the microstructure evolution, grain refinement technique by high magnetic field oscillation are revealed. Furthermore, the characterization of microstructure such as the size and volume fraction of each phase in Mo2NiB2 metal ceramics are investigated, so as to realize the microstructure evolution, grain multi-scale distribution and the influencing rule on the properties of the cermet with nano La2O3 doping and assisted grain refinement technique by strong magnetic field. This research will study the micromechanism of toughening and antioxidation caused by microstructure evolution and multiscale distribution of particles or grains, which can provide a new idea and theoretical basis for the development of fine grain, high strength and toughness of Mo2NiB2 cermet.
本项目基于纳米La2O3的细晶韧化、颗粒的裂纹桥接与偏转可提高金属陶瓷的室温断裂韧性,其颗粒钉扎作用和提高再结晶温度效果可提高材料的高温强度,以及强磁场诱导Mo2NiB2金属陶瓷细化晶粒的设想。研究中以不同含量的La2O3掺杂Mo2NiB2金属陶瓷为研究对象,制备了不同质量分数的纳米La2O3掺杂及不同Mo/Ni/B成分配比的Mo2NiB2金属陶瓷,研究和分析了纳米La2O3掺杂数量及Mo/Ni/B成分配比对Mo2NiB2金属陶瓷微观组织结构的影响规律。La2O3掺量的Mo2NiB2金属陶瓷的液相烧结机理,表明Mo2NiB2通过以下两个反应,即Mo+B→MoB和B+3Ni→Ni3B,先于液相的产生而形成。Mo2NiB2金属陶瓷液相烧结过程中合金颗粒间的粘结力主要来源于共晶液相环产生的毛细管压力,这是金属陶瓷坯体产生收缩致密化,特别是液相烧结第一阶段进行致密化的主要驱动力。通过对不同微观组织Mo2NiB2金属陶瓷的形变/断裂行为及高温氧化行为的对比,澄清所制备Mo2NiB2金属陶瓷中各相尺寸和体积分数变化所引起的细晶强化与抗氧化效果,阐明了Mo2NiB2金属陶瓷微观结构、稀土氧化物掺杂所影响的细晶强化和抗高温氧化效果的微观机理。首先,起到了弥散强化的作用。相比于固-固掺杂方式,采用固-液掺杂方法制备的La2O3掺杂Mo2NiB2金属陶瓷,La2O3不仅分布在晶界处,而且分布在Ni基粘结相、Mo2NiB2硬质相晶粒内部。其次,起到了细晶强化的作用。分布在晶界处的La2O3,通过钉扎晶界,增加晶界移动的阻力。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI: 10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2019.06.021
发表时间: 2019
期刊: 人工晶体学报
影响因子: --
作者: [李文虎, 张良, 艾桃桃, 周佩德]
通讯作者: 周佩德
DOI: 10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0543
发表时间: 2019
期刊: 材料热处理学报
影响因子: --
作者: [李文虎, 周佩德, 艾桃桃, 张良, 冯小明]
通讯作者: 冯小明
DOI: 10.13251/j.issn.0254-6051.2018.09.029
发表时间: 2018
期刊: 金属热处理
影响因子: --
作者: [炊鹏飞, 景然, 董洪峰, 张锋刚, 李文虎]
通讯作者: 李文虎
DOI: 10.1088/2053-1591/ab319a
发表时间: 2019-07
期刊: Materials Research Express
影响因子: 2.3
作者: [Li Wenhu, Zhang Guojun, Ai Taotao, Li Bin, Li Rui]
通讯作者: Li Rui
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