纳米氧化镧掺杂细晶钼硅硼合金制备及其组织性能优化

钼硅硼合金是有潜力取代镍基超合金、成为下一代高温合金的最佳候选材料之一，本申请针对钼硅硼合金的室温断裂韧性与高温强度及抗氧化性能之间存在的矛盾，基于钼合金中纳米氧化镧的细晶韧化/颗粒的裂纹桥接与偏转等韧化作用可提高室温断裂韧性，纳米氧化镧的颗粒钉扎作用和提高再结晶温度效果可提高高温强度，以及纳米氧化镧的组织细化作用促进Si、B快速晶界扩散等效果可提高抗氧化性能的设想，研究纳米氧化镧颗粒掺杂钼硅硼合金的制备技术，并通过对所制备合金中各相的尺度和体积分数等微观组织变化的表征和性能测试，研究纳米氧化镧颗粒及其掺杂所引起的微观组织细化、变形行为、氧化行为及其对性能的影响规律，系统阐明纳米氧化镧掺杂钼硅硼合金中微观组织细化及其耦合作用所影响的强韧化和抗氧化效果的微观机理，为有效平衡钼硅硼合金的力学性能和抗氧化性能以及钼硅硼合金的微观组织优化设计与性能调控提供实验数据和理论依据。

本项目针对Mo-Si-B合金的室温断裂韧性与高温强度及抗氧化性能之间存在的矛盾，基于钼合金中纳米氧化镧的细晶韧化/颗粒的裂纹桥接与偏转等韧化作用可提高室温断裂韧性，纳米氧化镧的颗粒钉扎作用和提高再结晶温度效果可提高高温强度，以及纳米氧化镧的组织细化作用促进Si、B快速晶界扩散等效果可提高抗氧化性能的设想，研究了纳米氧化镧颗粒掺杂Mo-Si-B合金的制备技术，并通过对所制备合金中各相的尺度和体积分数等微观组织变化的表征和性能测试，研究了纳米氧化镧颗粒及其掺杂所引起的Mo-Si-B合金微观组织细化、变形行为、氧化行为及其对性能的影响规律。.取得的主要研究进展如下：.1) 阐明了纳米氧化镧及其含量变化对Mo-Si-B合金微观组织结构特征的影响规律，以及Mo-Si-B合金中各相的微观组织特征对材料变形行为和氧化行为的影响规律；.2) 揭示了纳米氧化镧掺杂Mo-Si-B合金及不同Si/B成分配比Mo-Si-B合金的微观组织细化及室温强韧化机制；.3) 揭示了高温下纳米氧化镧掺杂Mo-Si-B合金的强化机制和高温抗氧化微观机制；.4) 实现了纳米氧化镧掺杂钼合金强度和拉伸延性的同步提高，揭示了稀土氧化物掺杂钼合金强韧化的微观机制；.5) 发表了SCI收录的学术研究论文13篇，其中包括在Nature Materials上发表论文1篇、在Journal of Alloys and Compounds上发表论文4篇。出版钼合金专著1部，获授权国家发明专利3项，获2012年教育部技术发明一等奖和2013年国家科技发明奖二等奖各一项。.以上研究结果为有效平衡Mo-Si-B合金的力学性能和抗氧化性能以及Mo-Si-B合金的微观组织优化设计与性能调控提供了实验数据和理论依据，可为相关高温结构材料的设计和性能优化提供借鉴。