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Interfacial microstructure and thermal shock resistance of diffusion bonding ODS-W and molybdenum alloy by spark plasma sintering
International Journal of Refractory Metals & Hard Materials ( IF 3.6 ) Pub Date : 2022-06-03 , DOI: 10.1016/j.ijrmhm.2022.105913
Dong-Guang Liu , Lin Meng , Chong-Fei Ruan , Lai-Ma Luo , Yu-Cheng Wu

In the four temperature ranges of 1300–1600 °C, the diffusion bonding of oxide dispersion enhanced tungsten (ODS-W) and molybdenum hafnium carbon (MHC) alloy prepared by mechanical alloying method was successfully prepared by spark plasma sintering (SPS). In this work, the interface microstructure, mechanical properties and thermal shock resistance of ODS-W/MHC are studied. At above 1500 °C, the W and Mo elements at the ODS-W/MHC interface begin to diffuse, and the diffusion distance can reach 2 μm at 1600 °C. Similarly, the tensile strength of ODS-W/MHC joints is best performed at 1600 °C, with tensile strengths of 425 MPa and 801 MPa at room temperature and 500 °C, respectively. However, as the sintering temperature increased, the hardness of the MHC gradually increased, and ODS-W would recrystallize, resulting in a hardness at the interface between the hardness values of the two substrates. At 1600 °C, the maximum hardness at the sample junction can reach 487 HV. The transient thermal load of the connector during operation is simulated by laser beam and thermal shock experiments are performed on the surface and interface of the ODS-W/MHC connector prepared at different temperatures. Compared with ODS-W, the surface of ODS-W/MHC has no obvious cracks after laser thermal shock, and the cracks generated by the sample interface above 1500 °C have also been greatly improved. It can be seen from CLSM analysis that the height undulation of the surface and interface of ODS-W/MHC is significantly smaller than that of ODS-W, so the ODS-W/MHC prepared at 1600 °C has good thermal shock resistance.



中文翻译:

放电等离子烧结扩散结合ODS-W与钼合金的界面显微组织和抗热震性

在1300~1600 ℃四个温度范围内,采用放电等离子烧结(SPS)成功制备了机械合金化方法制备的氧化物弥散增强钨(ODS-W)和钼铪碳(MHC)合金的扩散键合。在这项工作中,对ODS-W/MHC的界面微观结构、力学性能和抗热震性进行了研究。1500℃以上,ODS-W/MHC界面处的W和Mo元素开始扩散,1600℃时扩散距离可达2μm。同样,ODS-W/MHC 接头的抗拉强度最好在 1600 °C 下进行,室温和 500 °C 下的抗拉强度分别为 425 MPa 和 801 MPa。然而,随着烧结温度的升高,MHC的硬度逐渐增加,ODS-W会再结晶,导致两个基材的硬度值之间的界面处的硬度。在 1600 °C 时,样品连接处的最大硬度可以达到 487 HV。通过激光束模拟连接器在工作过程中的瞬态热负荷,并在不同温度下制备的ODS-W/MHC连接器的表面和界面上进行了热冲击实验。与ODS-W相比,激光热冲击后ODS-W/MHC表面没有明显的裂纹,1500℃以上样品界面产生的裂纹也得到了很大改善。从CLSM分析可以看出,ODS-W/MHC的表面和界面的高度起伏明显小于ODS-W,因此在1600℃制备的ODS-W/MHC具有良好的抗热震性。样品连接处的最大硬度可达 487 HV。通过激光束模拟连接器在工作过程中的瞬态热负荷,并在不同温度下制备的ODS-W/MHC连接器的表面和界面上进行了热冲击实验。与ODS-W相比,激光热冲击后ODS-W/MHC表面没有明显的裂纹,1500℃以上样品界面产生的裂纹也得到了很大改善。从CLSM分析可以看出,ODS-W/MHC的表面和界面的高度起伏明显小于ODS-W,因此在1600℃制备的ODS-W/MHC具有良好的抗热震性。样品连接处的最大硬度可达 487 HV。通过激光束模拟连接器在工作过程中的瞬态热负荷,并在不同温度下制备的ODS-W/MHC连接器的表面和界面上进行了热冲击实验。与ODS-W相比,激光热冲击后ODS-W/MHC表面没有明显的裂纹,1500℃以上样品界面产生的裂纹也得到了很大改善。从CLSM分析可以看出,ODS-W/MHC的表面和界面的高度起伏明显小于ODS-W,因此在1600℃制备的ODS-W/MHC具有良好的抗热震性。通过激光束模拟连接器在工作过程中的瞬态热负荷,并在不同温度下制备的ODS-W/MHC连接器的表面和界面上进行了热冲击实验。与ODS-W相比,激光热冲击后ODS-W/MHC表面没有明显的裂纹,1500℃以上样品界面产生的裂纹也得到了很大改善。从CLSM分析可以看出,ODS-W/MHC的表面和界面的高度起伏明显小于ODS-W,因此在1600℃制备的ODS-W/MHC具有良好的抗热震性。通过激光束模拟连接器在工作过程中的瞬态热负荷,并在不同温度下制备的ODS-W/MHC连接器的表面和界面上进行了热冲击实验。与ODS-W相比,激光热冲击后ODS-W/MHC表面没有明显的裂纹,1500℃以上样品界面产生的裂纹也得到了很大改善。从CLSM分析可以看出,ODS-W/MHC的表面和界面的高度起伏明显小于ODS-W,因此在1600℃制备的ODS-W/MHC具有良好的抗热震性。并且样品界面在1500℃以上产生的裂纹也得到了很大改善。从CLSM分析可以看出,ODS-W/MHC的表面和界面的高度起伏明显小于ODS-W,因此在1600℃制备的ODS-W/MHC具有良好的抗热震性。并且样品界面在1500℃以上产生的裂纹也得到了很大改善。从CLSM分析可以看出,ODS-W/MHC的表面和界面的高度起伏明显小于ODS-W,因此在1600℃制备的ODS-W/MHC具有良好的抗热震性。

更新日期:2022-06-08
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