粉末冶金彌散強化合金

是指用不溶於基體金屬的超細第二相(強化相)強化的金屬材料。為了使第二相在基體金屬中分布均勻，通常用粉末冶金方法製造。第二相一般為高熔點的氧化物或碳化物、氮化物，其強化作用可保持到較高溫度。彌散強化是強化效果較大的一種強化合金的方法，很有發展前途（見金屬的強化）。

粉末冶金彌散強化合金

正文

　
1916年在德國首先製造出用二氧化釷強化的鎢絲，1919年這種鎢絲在美國工業中開始套用。1946年出現了燒結鋁（SAP）。1962年製成鎳-二氧化釷合金 (TD-Ni)。1970年發明機械合金化方法，使彌散強化合金獲得較大進展，研製出用彌散強化和時效硬化或固溶強化方法結合起來製成的一系列用於高溫的合金(機械合金化合金)。目前套用的彌散強化合金約20多種。中國從50年代開始研製彌散強化合金以來，已研製出以鋁、銅、鎳等為基體的彌散強化合金。
強化相 彌散強化的實質是利用彌散的超細微粒阻礙位錯的運動，從而提高材料在高溫下的力學性能。為此，對彌散強化微粒有如下要求：微粒尺寸要儘可能小(0.01～ 0.05μm)，微粒的間距要達到最佳程度（0.1～0.5μm）,在基體中分布要均勻；此外，微粒與基體金屬不相互作用，在高溫下微粒相互集聚的傾向性要小。這樣就能使材料在直至接近熔點的高溫下，即採用合金化和熱處理已難起強化作用的情況下，仍能保持一定強度。彌散強化相含量一般小於 10％。套用較多的是Al2O3、ThO2、ZrO2、Y2O3、BeO、PbO、Be2C、HfN、ZrN等。在彌散強化合金中,已投入工業性生產的有Al、Ni、W、Be、Cu、Pb等金屬和合金,見表1。

粉末冶金彌散強化合金

製取方法 製取彌散強化合金粉末的方法主要有表面氧化法、內氧化法、化學共沉澱選擇還原法和機械合金化法等。
表面氧化法 是利用某些活性金屬粉末能在顆粒表面形成很薄的難熔氧化物膜，如鋁的氧化膜約厚達100┱。一般採用空氣霧化制粉。為破碎氧化膜和增加新氧化表面，還需進行機械研磨。通常成形工藝中採用熱變形加工以有利於進一步破碎氧化膜和金屬顆粒間的燒結。用此法生產的燒結鋁(SAP)的典型性能見表2。

粉末冶金彌散強化合金

內氧化法 是利用合金中某些活性溶質元素的選擇氧化，控制溫度、時間、氧分壓等工藝參數可獲得強化相彌散均勻的材料。彌散強化Cu-Al2O3合金主要用此法生產。採用霧化Cu-Al合金粉末，用CuO粉作為氧源，約在875℃進行內氧化。粉末裝入Cu包套中約在925℃下擠壓成材。美國生產的Cu-Al2O3合金的性能見圖。室溫導電性均大於80％IACS（相對於標準退火銅線的電導率）。

粉末冶金彌散強化合金

彌散強化銅由於具有較好的高溫強度和導電性，主要用於電阻焊電極、白熾燈引線、電動機轉子繞組、管式熱交換器及部分電真空器件。
化學共沉澱選擇還原法 是將基體金屬與彌散強化相組元如Ni和Th或Ni與Hf的鹽溶液或氧化物溶膠，用沉澱劑使它們共沉澱,並熱解得到極均勻的混合氧化物,再用H2還原，就得到在被還原的基體金屬中均勻彌散的難熔氧化物微粒(Al2O3、MgO、ThO2、HfO2、ZrO2)。用此方法可製取TD-Ni、Cu-Al2O3等。
機械合金化法 一般機械研磨法作為破碎手段製取超細微粒已不適應彌散強化合金的發展要求。但機械合金化方法在氧化物彌散強化高溫合金（見粉末冶金高溫合金）製取方面顯示了其優越性。
通過上述方法製取的複合粉末可經壓製成形，燒結成坯料,再熱塑性加工成材,也可直接經包套熱成形（熱等靜壓、熱擠壓等）而成為緻密程度很高的坯材。熱加工後經二次再結晶，使擠壓、軋制材的晶粒長大，可進一步提高高溫下的強度。大多數再結晶後顯微組織呈密集的退火孿晶，這種組織可阻緩材料裂紋擴展，增加斷裂壽命。
參考書目
　Donald Pecknered.，The Strengthening of Metals,Reinhold,Publ.Corp.,New York,1964.
　George S. Ansell et al ed.，Oxide DispersionStrengthening，Metallurgical Society Conferences,Vol.47,Gordon & Breach,New York,1968.
　Dispersion Strengthening of Metals，Metals &Ceramics Information Center,Columbus,Ohio,1977.

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