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鑭對TZC合金室溫機械性的影響

鑭(La)對TZC合金室溫機械性能有什麼影響呢?

圖1是TZC合金的室溫壓縮性能與鑭(La)含量的關係曲線,從中可以看出,隨鑭(La)含量的增加,極限抗壓強度增加,而相對壓縮率在大約0.5%鑭(La)處有一極大值,超過0.5%鑭(La),相對壓編率出現下降的趨勢。

tzc合金

圖1室溫壓縮性能與La含量的關係

室溫拉伸試驗結果基本與室溫壓縮試驗結果一致,圖2為合金室溫拉伸斷口的掃描電鏡形貌像,從中可看出,沒有加鑭(La)的TZC合金很脆,拉伸時產生幾乎100%的沿晶斷口,而加鑭(La)適量的合金,其脆性得到很大程度的改善,斷口處呈現穿晶和沿晶的混合狀態。衝擊試驗的結果也表明,適量的鑭(La)可以降低PM-TZC合金的DBTT,並提高衝擊韌性而含鑭(La)量過高反而提高DBTT。

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圖2 室溫拉伸斷口的掃描電鏡照片
(a)TZC-0(0.00%La)x2500,(b)TZC-9(0.65%La)x2500,

圖3是三種合金衝擊韌性與衝擊溫度的關係曲線,無鑭(La)合金的DBTT約為320℃,含0.38%鑭(La)TZC合金的DBTT約為270℃,而含0.68%鑭(La)合金的DBTT約為370℃。

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圖3 衝擊韌性與衝擊溫度的關係

從上述結果中可以得出,無鑭(La)的PM-TZC合金在室溫存在嚴重的脆性;適t的鑭(La)可使TZC合金的脆性得到改善,但鑭(La)量過高又使脆性重現。

無鑭(La)合金的室溫脆性主要是碳和氧在晶界處的大量偏聚造成的,這種原子態雜質偏聚使晶界處結合力降低,在受到外力作用時,裂紋在晶界處形核並沿晶界擴展,導致沿晶脆性斷裂。

鑭(La)的加人使碳和氧的晶界偏聚降低,增強了晶界結合力,使裂紋擴展路徑部分地轉移到晶粒內部,產生穿晶和沿晶的混合斷裂,增加了韌性。但鑭(La)量過高,沿晶界分佈的第二相粒子過多,又重新使合金出現脆性。

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