La2O3對(duì)鉬板再結(jié)晶行為及組織的影響研究

任 茹

（金堆城鉬業(yè)股份有限公司金屬分公司,陜西 西安 710077）

0 前言

盡管鉬具有熔點(diǎn)高（2 620℃）、導(dǎo)電性能好、較好的高溫強(qiáng)度和硬度等特點(diǎn),但在高溫下易氧化,再結(jié)晶溫度低（一般在 1 100℃開(kāi)始再結(jié)晶）,鉬制品在再結(jié)晶后容易脆斷,高溫下的強(qiáng)度和硬度較差。為了延長(zhǎng)鉬制品的使用壽命、擴(kuò)大鉬制品的使用領(lǐng)域,人們采用在鉬中摻入其他元素的方法來(lái)改善鉬制品的某些性能,如提高鉬的再結(jié)晶溫度、高溫強(qiáng)度、抗氧化性能和耐磨、耐腐蝕性能[1]。其中主要的方法之一是采用在鉬中摻入稀土氧化物（La2O3、Y2O3、Ce2O3等）,它們?cè)阢f中主要起彌散強(qiáng)化作用,從而減弱了純鉬金屬的再結(jié)晶傾向,提高了材料的耐高溫性能[2]。本文采用摻入鑭元素的方式生產(chǎn)出La-M o板,主要對(duì)純鉬和La2O3含量分別為 0.26％、0.54％、0.97％的La-Mo板再結(jié)晶行為及經(jīng)過(guò)不同溫度（1 200～1 850℃）退火后的顯微組織進(jìn)行了研究。

1 試驗(yàn)過(guò)程

1.1 試驗(yàn)材料

軋制前鉬板坯的尺寸為 145 mm×55 mm× 14 mm,試樣編號(hào)及成分見(jiàn)表 1。

表1 試樣編號(hào)及成分 ％

1.2 軋制工藝流程

經(jīng)開(kāi)坯→熱軋→堿洗→溫軋→消除應(yīng)力退火→堿洗→冷軋等工序后得到 0.6 mm厚的La-M o板

1.3 試驗(yàn)設(shè)備及工藝

為了研究稀土鉬的再結(jié)晶行為及再結(jié)晶后的組織演變過(guò)程,對(duì)所制得 0.6 mm厚的鉬板分別在1 200℃、1 400℃、1 600℃、1 700℃、1 800℃和1 850℃各溫度進(jìn)行退火處理,退火設(shè)備為馬弗爐和中頻爐,退火時(shí)間為 1 h。

2 結(jié)果與討論

2.1 各溫度退火后的顯微組織

2.1.1 1 200℃退火

由圖 1可以看出,經(jīng) 1 200℃退火后,純鉬板的纖維組織已明顯寬化,并且在已寬化的纖維邊界出現(xiàn)齒狀,有許多細(xì)小的再結(jié)晶晶粒出現(xiàn),而且部分再結(jié)晶晶粒開(kāi)始長(zhǎng)大。這表明在 1 200℃前純鉬板已經(jīng)開(kāi)始了再結(jié)晶。

圖1 1 200℃退火后鉬板的顯微組織照片

與純鉬板相比,LM o-0.26鉬板的纖維組織有部分發(fā)生分解、寬化現(xiàn)象,表明已經(jīng)開(kāi)始發(fā)生再結(jié)晶。而LM o-0.54和 LM o-0.97鉬板與退火前的纖維組織比較基本上沒(méi)有本質(zhì)上的變化。

2.1.2 1 400℃退火

圖2 1 400℃退火后鉬板的顯微組織照片

由圖 2可以看出,經(jīng) 1 400℃退火后,純鉬板的組織（圖 2（a））為比較均勻等軸晶組織,退火前的纖維組織完全消失,表明純鉬板在 1 400℃已完成了再結(jié)晶過(guò)程。

LMo-0.26鉬板的纖維組織（圖 2（b））已明顯寬化,有大而長(zhǎng)的晶粒形成。而 LMo-0.54（圖 2（c））和LMo-0.97（圖 2（d））鉬板的纖維組織仍然保持原來(lái)的纖維狀組織。

2.1.3 1 600℃退火

圖3 1 600℃退火后鉬板的顯微組織照片

由圖 3可以看出,在 1 600℃時(shí),純鉬板的晶粒急劇長(zhǎng)大（圖 3（a））,板材上只有幾個(gè)粗大的晶粒。LM o-0.26鉬板的纖維組織（圖 3（b））已基本被再結(jié)晶晶粒取代,而 LM o-0.54（圖 3（c））和 LM o-0.97（圖 3（d））組織無(wú)明顯變化,仍保持纖維組織。

2.1.4 1 700℃退火

圖4 1 700℃退火后鉬板的顯微組織照片

由圖 4中可以看出,經(jīng) 1 700℃退火后,LM o-0.26（圖4（a））鉬板的晶粒已發(fā)生了明顯的長(zhǎng)大,形成了大長(zhǎng)寬比的指狀搭接組織。而在此溫度下, LM o-0.54（圖 4（b））、LMo-0.97（圖 4（c））的鉬板組織仍無(wú)明顯變化。

2.1.5 1 800℃退火

圖5 1800℃退火后鉬板的 SEM照片

圖6 1850℃退火后鉬板的 SEM照片

從圖 5中可以看出,經(jīng) 1 800℃退火后,LM o-0.54鉬板（圖 5（a））的纖維組織發(fā)生了分解、寬化,并且可以看到沿板軸方向規(guī)則排列著許多線(xiàn)狀的第二相粒子。而LMo-0.97鉬板（圖 5（b））的組織無(wú)明顯變化。

2.1.6 1 850℃退火

LM o-0.54鉬板（圖 6（a））的纖維組織明顯寬化,纖維邊部齒狀化,有再結(jié)晶晶粒出現(xiàn)。而在此溫度下,LM o-0.97鉬板（圖 6（b））的組織仍無(wú)明顯變化,保持纖維狀組織。

鉬是層錯(cuò)能較高的金屬,其結(jié)構(gòu)隨溫度變化而非常敏感,當(dāng)退火溫度高于回復(fù)溫度時(shí),將以回復(fù)階段所產(chǎn)生的小角度亞晶粒為基礎(chǔ),產(chǎn)生再結(jié)晶核心。在再結(jié)晶的成核階段,小角度亞晶吸收周?chē)奈诲e(cuò),從而形成大角度亞晶粒,并在位錯(cuò)溶解的同時(shí),產(chǎn)生了大量的空位,由于空位的遷移速率較高,所以再結(jié)晶核心迅速長(zhǎng)大,完成了再結(jié)晶的第一階段；再結(jié)晶的第二個(gè)階段是再結(jié)晶晶粒的長(zhǎng)大階段,這個(gè)階段是通過(guò)再結(jié)晶晶界的遷移,使畸變能較低的晶粒吞并畸變能較高的晶粒。

在有La2O3粒子存在的情況下,再結(jié)晶過(guò)程受到了很大的影響。首先,再結(jié)晶核心的形成與位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)密切相關(guān),但位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)又受到了 La2O3強(qiáng)烈的阻礙作用,所以再結(jié)晶核心的形成就會(huì)被推遲,再結(jié)晶的開(kāi)始溫度就要被提高；其次,在再結(jié)晶晶粒的長(zhǎng)大階段,La2O3粒子又起到了阻礙其長(zhǎng)大的作用,因而La2O3粒子延緩了再結(jié)晶長(zhǎng)大過(guò)程。La2O3粒子之所以提高了鉬板的再結(jié)晶溫度是因?yàn)樗鼈冏璧K了位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng),推遲了再結(jié)晶核心的形成,延緩了再結(jié)晶長(zhǎng)大的過(guò)程。

La-M o板可以明顯延緩再結(jié)晶這一過(guò)程,即使在較高溫度下,La-Mo板的晶粒也呈拉長(zhǎng)狀,這樣的組織會(huì)大大提高鉬板的高溫力學(xué)性能,該組織是高溫下應(yīng)用的理想組織。

3 結(jié)論

（1）稀土氧化物 La2O3的存在明顯提高了鉬的再結(jié)晶溫度。

（2）隨著稀土氧化物 La2O3含量的增加,鉬板的再結(jié)晶溫度也提高。

（3）La2O3含量 0.54％的鉬板再結(jié)晶溫度比純鉬提高了 600℃左右,而 La2O3含量 0.97％鉬板到1 850℃未發(fā)生再結(jié)晶。

[1]楊曉青,羅振中,郭榮輝,等.稀土摻雜鉬制品研究進(jìn)展[J].中國(guó)鉬業(yè),2006,30（4）：33-35.

[2]向鐵根.鉬冶金[M].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社,2002.