強化晶界

隨著溫度的上升,晶界強度下降的速率比基體快得多,這是合金在高溫下弱化的一個因素。當使用溫度低於等強溫度TE正時,細晶粒的合金有較高的強度。當使用溫度高於TE正時,粗晶粒合金的蠕變強度和持久強度較高。但是,晶粒太大會降低高溫下的塑性和韌性。因此,通過強化晶界本身,從而提高合金的熱強性是較好的策略。強化晶界的主要方法有淨化晶界和填充晶界空位兩種。

強化晶界的主要方法有淨化晶界和填充晶界空位兩種。
(1)淨化晶界。鋼中的硫、磷等雜質易偏聚在晶界,並和鐵原子形成低熔點的夾雜物,如FeS、Ni3S2等,削弱了晶界強度,使鋼的高溫強度明顯降低。在鋼中加入稀土、鈦、鋯等化學性質比較活潑的元素,它們將優先和這些雜質結合,形成熔點高且穩定的化合物,從而避免這些雜質在晶界的偏聚;或者這些化合物在結晶過程中可作為異質晶核,使雜質從晶界轉入晶內,從而淨化了晶界。
(2)填充晶界空位。硼的原子半徑比鐵、鉻等元素要小,但比碳、氮間隙元素的原子半徑要大,也是易在晶界偏聚的元素。晶界上空位間隙比晶內的大,硼填充於晶界空位更能降低體系的能量,更重要的是使晶界的空位減少,這樣就大大減弱了晶界擴散,提高了蠕變抗力。

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