改性鎢材料高溫微觀結構的穩定性

改性鎢材料的高溫微觀結構穩定性的評估包括恢復、再結晶和晶粒生長階段,在1100-2300℃下等溫退火1小時後,測量維氏硬度和晶粒尺寸。退火溫度對硬度影響的一般階段如下:第一階段,微觀結構恢復階段,隨著退火溫度的升高,硬度從各自的接收值逐漸下降約10-20HV;第二階段,初級再結晶階段,從恢復階段後的數值迅速下降約70-100HV;第三階段,在2300℃之前進一步逐漸下降約10HV。

純W板和改性W板沿L T和S方向的晶粒尺寸圖片

從維氏硬度的這些退火溫度依賴性來看,純W(H)板的等溫退火1小時後的再結晶溫度為1250℃;K摻雜的鎢板為1350℃;W-3%Re(H)板為1500℃; K-摻雜的W-3%Re(H)板為1450℃;W-3%Re(L)板為1400℃;K-摻雜的W-3%Re(L)板為1550℃;W-3%Re-1%La2O3(L)板為1550℃;純W(H)棒為1400℃;K-摻雜的W(H)棒為1600℃;純W(L)棒為1700℃;以及K-摻雜的W(L)棒為1700℃。

內核平均錯位(KAM)可以從本質上表明晶粒取向的差異的平均值。因此,具有高密度位元錯的加工材料和具有極低密度位元錯的再結晶材料一般可以分別顯示高和低的KAM值。根據KAM圖像,純W(H)板、K摻雜的W(H)板和K摻雜的W-3%Re(H)板的再結晶溫度分別為1200-1300℃、1300-1400℃和1400-1500℃(藍色表示低KAM),這與上述通過硬度測量確定的再結晶溫度一致。

摻K的W杆試樣的斷裂面的SEM圖片

參考來源:Nogami S, Hasegawa A, Fukuda M, et al. Mechanical properties of tungsten: recent research on modified tungsten materials in Japan[J]. Journal of Nuclear Materials, 2021, 543: 152506.

 

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