Re掺杂对改性钨材料夏比冲击性能的改善

研究表明K-气泡的分散不能直接影响改性钨材料在1000℃以下的夏比冲击性能，尽管K-掺杂引起的晶粒细化对冲击性能的改善是显著的。在W-3%Re(H)和K掺杂的W-3%Re(H)板的情况下，Re掺杂的影响大致上包含了由溶质Re抑制晶界移动所造成的晶粒细化效应，以及由溶质Re造成的固溶体强化与软化效应。

因此，由于Re掺杂导致的钨的夏比冲击性能的改善，可以归因于晶粒细化和固溶体强化和软化。因此，在1000℃以下，DBTT和USE有可能大致由晶粒大小和掺杂Re的影响决定。相反，W-3%Re(L)和W-3%Re-1%La2O3(L)板并不遵守这些关系。这可能是由于轧制中的变形率不足，无法获得理想的晶粒基体（子晶粒和位错的数量密度和尺寸等）和晶界（强度和特征等）。

至于DBTT以下的高变形轧制板，纯W(H)板显示了裂纹断裂，而K掺杂的W(H)、W-3%Re(H)和K掺杂的W-3%Re(H)板在亚晶界显示了晶间断裂，相反，在DBTT以上的所有四种材料中都观察到了亚晶界的晶间断裂。根据Curry和Knott的报告，裂隙断裂应力可以随着晶粒细化而增加。因此，与纯W相比，K掺杂的W、W-3%Re和K掺杂的W-3%Re中裂隙断裂的抑制原因之一可能是晶粒细化。

根据这些沿L-S方向接收的材料的夏比冲击试验结果，如果轧制中的变形率足够大，DBTT和USE通过K掺杂和Re掺杂得到了改善。相反，对于低变形的材料，没有观察到La2O3颗粒分散的明显积极影响。然而，在轧制的板材和锻压的棒材中存在着晶粒结构的各向异性，这也可能导致夏比冲击性能的各向异性。

例如，Rieth等和Reiser等报告了纯W和W合金的轧制板和圆坯的夏比冲击性能的各向异性。在他们的实验中，一些材料沿L-S方向以外的方向显示出明显的低吸收能量。因此，对夏比冲击性能各向异性的进一步评估被计划作为未来的工作，以充分了解通过K掺杂、La₂O₃颗粒分散和Re掺杂改性的效果。

参考来源：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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