Fe-La-M系合金擴(kuò)散行為的研究.pdf

1、鋼中固溶度極低的稀土，含量有微小變化，就能造成鋼的組織性能發(fā)生顯著變化。但是，由于稀土理化性質(zhì)的特殊性，極易受到鋼中氧與其它雜質(zhì)元素的干擾，使稀土在鋼中的存在形式和作用機(jī)理仍然存在較多爭議，研究鋼中稀土微合金化一直是物理冶金研究的難題。稀土對金屬材料析出與相變動力學(xué)影響的根本原因，是由于稀土加入影響了合金原子的擴(kuò)散，從而影響了過冷奧氏體的穩(wěn)定性。然而，目前稀土在鋼中的擴(kuò)散規(guī)律以及稀土對合金元素在鋼中擴(kuò)散的影響機(jī)理還鮮有報(bào)道。
　　

2、本文以純鐵、鐵鑭合金及純鈮為研究對象，借助熱模擬試驗(yàn)完成擴(kuò)散焊接，結(jié)合X射線衍射儀(XRD)和掃描電鏡(SEM)及能譜儀(EDS)，通過顯微組織觀察，結(jié)合能譜分析對稀土擴(kuò)散行為進(jìn)行分析，并根據(jù)相關(guān)的擴(kuò)散系數(shù)計(jì)算公式，計(jì)算稀土在純鐵晶界處的擴(kuò)散系數(shù)，研究稀土La在純鐵中的擴(kuò)散規(guī)律和稀土La對鐵鈮互擴(kuò)散行為的作用機(jī)理。
　　利用熱模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)(Gleeble-1500D)實(shí)現(xiàn)了鐵素體區(qū)和奧氏體區(qū)鐵與鐵鑭合金的擴(kuò)散連接，采用SEM及EDS

3、觀察并測定了稀土在純Fe中的擴(kuò)散情況。利用相關(guān)公式計(jì)算了在不同溫度下La原子在純鐵晶界的擴(kuò)散系數(shù)及在奧氏體區(qū)和鐵素體區(qū)鑭的擴(kuò)散常數(shù)、擴(kuò)散激活能。SEM分析顯示，稀土鑭在純鐵中以晶界為路徑進(jìn)行擴(kuò)散，擴(kuò)散距離隨試驗(yàn)設(shè)定溫度升高而增長，且擴(kuò)散的距離越長，稀土沿晶界的濃度越低。利用XRD檢測擴(kuò)散偶的物相，并使用X'Pert HighScore Plus分析軟件計(jì)算衍射角、晶面距離及晶格常數(shù)，結(jié)果表明，隨著溫度的升高稀土固溶到純鐵晶體晶內(nèi)。

4、>　　利用熱模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)完成了Fe/Nb和FeLa/Nb擴(kuò)散偶在奧氏體區(qū)不同溫度下的擴(kuò)散連接，通過顯微組織觀察與分析，研究了稀土對鐵鈮互擴(kuò)散的影響。元素分布檢測表明，在相同溫度和壓力下，F(xiàn)eLa/Nb擴(kuò)散偶中La的反應(yīng)擴(kuò)散層比Fe/Nb擴(kuò)散偶中的厚，因此在奧氏體區(qū)時(shí)，稀土?xí)龠M(jìn)鐵鈮的反應(yīng)互擴(kuò)散。
　　基于以上的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論分析，分別計(jì)算了不同溫度下稀土鑭在純鐵晶界的擴(kuò)散系數(shù)，得出：La在鐵素體區(qū)沿晶界擴(kuò)散的擴(kuò)散常數(shù)為D0?1.4?