粉末冶金弥散强化合金简介

dispersion strengthened alloys made by powder metallurgy

1916年在德国首先制造出用二氧化钍强化的钨丝，1919年这种钨丝在美国工业中开始应用。1946年出现了烧结铝（SAP）。1962年制成镍-二氧化钍合金 (TD-Ni)。1970年发明机械合金化方法，使弥散强化合金获得较大进展，研制出用弥散强化和时效硬化或固溶强化方法结合起来制成的一系列用于高温的合金(机械合金化合金)。应用的弥散强化合金约20多种。中国从50年代开始研制弥散强化合金以来，已研制出以铝、铜、镍等为基体的弥散强化合金。

弥散强化的实质是利用弥散的超细微粒阻碍位错的运动，从而提高材料在高温下的力学性能。为此，对弥散强化微粒有如下要求：微粒尺寸要尽可能小(0.01～ 0.05μm)，微粒的间距要达到最佳程度（0.1～0.5μm）,在基体中分布要均匀；此外，微粒与基体金属不相互作用，在高温下微粒相互集聚的倾向性要小。这样就能使材料在直至接近熔点的高温下，即采用合金化和热处理已难起强化作用的情况下，仍能保持一定强度。弥散强化相含量一般小于 10%。应用较多的是Al2O3、ThO2、ZrO2、Y2O3、BeO、PbO、Be2C、HfN、ZrN等。在弥散强化合金中,已投入工业性生产的有Al、Ni、W、Be、Cu、Pb等金属和合金,

制取弥散强化合金粉末的方法主要有表面氧化法、内氧化法、化学共沉淀选择还原法和机械合金化法等。

粉末冶金弥散强化合金表面氧化法

是利用某些活性金属粉末能在颗粒表面形成很薄的难熔氧化物膜，如铝的氧化膜约厚达100┱。一般采用空气雾化制粉。为破碎氧化膜和增加新氧化表面，还需进行机械研磨。通常成形工艺中采用热变形加工以有利于进一步破碎氧化膜和金属颗粒间的烧结。

粉末冶金弥散强化合金内氧化法

是利用合金中某些活性溶质元素的选择氧化，控制温度、时间、氧分压等工艺参数可获得强化相弥散均匀的材料。弥散强化Cu-Al2O3合金主要用此法生产。采用雾化Cu-Al合金粉末，用CuO粉作为氧源，约在875℃进行内氧化。粉末装入Cu包套中约在925℃下挤压成材。美国生产的Cu-Al2O3合金的性能见图。室温导电性均大于80%IACS（相对于标准退火铜线的电导率）。

弥散强化铜由于具有较好的高温强度和导电性，主要用于电阻焊电极、白炽灯引线、电动机转子绕组、管式热交换器及部分电真空器件。

化学共沉淀选择还原法 是将基体金属与弥散强化相组元如Ni和Th或Ni与Hf的盐溶液或氧化物溶胶，用沉淀剂使它们共沉淀,并热解得到极均匀的混合氧化物,再用H2还原，就得到在被还原的基体金属中均匀弥散的难熔氧化物微粒(Al2O3、MgO、ThO2、HfO2、ZrO2)。用此方法可制取TD-Ni、Cu-Al2O3等。

粉末冶金弥散强化合金机械合金化法

一般机械研磨法作为破碎手段制取超细微粒已不适应弥散强化合金的发展要求。但机械合金化方法在氧化物弥散强化高温合金（见粉末冶金高温合金）制取方面显示了其优越性。

通过上述方法制取的复合粉末可经压制成形，烧结成坯料,再热塑性加工成材,也可直接经包套热成形（热等静压、热挤压等）而成为致密程度很高的坯材。热加工后经二次再结晶，使挤压、轧制材的晶粒长大，可进一步提高高温下的强度。大多数再结晶后显微组织呈密集的退火孪晶，这种组织可阻缓材料裂纹扩展，增加断裂寿命。

氧化物弥散强化镍基高温合金，属于金属材料，材料科学技术名词。

中文名称

氧化物弥散强化镍基高温合金

英文名称

oxide dispersion strengthened nickel based superalloy

定　　义

采用粉末冶金工艺，将高熔点、高热稳定性的氧化物(如ThO2)以纳米级颗粒弥散在镍基高温合金基体中而制得的高温合金。

应用学科

材料科学技术（一级学科），金属材料（二级学科），特殊用途金属材料（三级学科），高温合金（四级学科）

氮化铝弥散强化钢又称IN钢，利用细小氮化铝(AI含量在0.01-0.07%范围内)颗粒的弥散析出来提高强度和韧性的钢种 。