《钼粉末冶金制备与加工》主要介绍了钼在粉末冶金过程中的制备和加工，系统地研究了粉末冶金过程中钼烧结坯的压缩变形行为与组织演变、钼板材轧制加工过程的有限元模拟、热处理工艺对其组织与性能的影响作用以及杂质氧对其组织演变与力学性能的影响规律，对深入探究钼在粉末冶金制备过程中的组织与性能调控具有重要的借鉴意义。《钼粉末冶金制备与加工》共?6?章，主要内容包括：绪论、钼烧结坯的压缩变形行为与组织演变、钼板材轧制加工过程的有限元模拟、钼板材轧制加工过程的组织与性能影响、热处理对钼板材的组织与性能影响以及杂质氧对钼粉末冶金过程的组织与性能影响。

目录
前言 i
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 钼的基本性质 2
1.2.1 钼的物理性质 2
1.2.2 钼的化学性质 2
1.3 钼粉末冶金制备概述 4
1.4 钼粉末冶金过程研究现状 5
1.4.1 钼的脆性机理 5
1.4.2 钼的塑性变形行为研究进展 10
1.4.3 钼板材有限元模拟研究进展 18
1.4.4 钼板材轧制加工性能研究进展 20
1.4.5 热处理工艺对钼板材组织与性能影响研究进展 21
1.4.6 杂质氧对钼的组织性能影响研究进展 29
1.5 本书的主要研究内容 39
第2章 钼烧结坯的压缩变形行为与组织演变 41
2.1 钼烧结坯的粉末冶金制备技术 41
2.1.1 实验原料 41
2.1.2 冷等静压成形制备 41
2.1.3 中频感应等温烧结 43
2.1.4 热模拟压缩实验 44
2.2 钼烧结坯的真应力-应变*线分析 45
2.3 钼烧结坯的压缩变形工艺参数对流变应力的影响 48
2.3.1 变形温度对流变应力的影响 48
2.3.2 应变速率对流变应力的影响 48
2.3.3 应变程度对流变应力的影响 48
2.4 钼烧结坯热塑性变形的本构模型 49
2.5 钼烧结坯不同变形条件下的硬度分析 53
2.6 钼烧结坯不同变形条件下的微观组织演化规律 55
2.6.1 微观组织结构 55
2.6.2 几何动态再结晶 60
2.6.3 热变形织构 63
2.7 小结 66
第3章 钼板材轧制加工过程的有限元模拟 68
3.1 钼板材的轧制制备技术 68
3.2 钼板材的有限元模型设计 69
3.2.1 有限元基本理论 69
3.2.2 有限元模型及边界条件设置 70
3.3 钼板材的有限元模拟结果与验证 72
3.3.1 轧制变形区温度场、应力场、应变场的耦合行为 72
3.3.2 有限元模型实验验证 82
3.4 钼板材的压缩变形工艺参数对流变应力的影响 83
3.4.1 工艺参数对表面激冷层的影响 84
3.4.2 工艺参数对板材宽向附加应力的影响 84
3.4.3 压下率对轧向塑性应变的影响 86
3.5 小结 86
第4章 钼板材轧制加工过程的组织与性能影响 88
4.1 钼板材轧制加工技术 88
4.1.1 实验原料 88
4.1.2 实验过程 88
4.2 轧制变形率对钼板材的微观组织及硬度的影响 90
4.2.1 显微组织分析 90
4.2.2 断口形貌分析 90
4.2.3 位错组态分析 92
4.2.4 织构分析 93
4.3 轧制变形率对钼板材再结晶行为的影响 95
4.4 小结 97
第5章 热处理对钼板材的组织与性能影响 99
5.1 钼板材的热处理制度确定 99
5.2 热处理对钼板材组织结构的影响 100
5.2.1 热处理对钼板材组织形貌的影响 100
5.2.2 热处理对钼板材织构转变的影响 104
5.2.3 热处理对钼板材晶界变化的影响 114
5.2.4 热处理对钼板材再结晶行为的影响 118
5.3 热处理对钼板材力学性能的影响 122
5.3.1 退火温度对钼板材性能的影响 122
5.3.2 保温时间对钼板材性能的影响 124
5.4 小结 125
第6章 杂质氧对钼粉末冶金过程的组织与性能影响 127
6.1 钼粉末冶金制备技术 127
6.1.1 实验原材料 127
6.1.2 材料制备工艺 127
6.2 杂质氧在钼粉末冶金过程中的存在形式及分布规律 132
6.2.1 钼含量检测和相组成分析 132
6.2.2 氧的成分分布分析 136
6.2.3 热力学反应平衡计算 138
6.2.4 X射线光电子能谱分析 140
6.3 杂质氧对粉末冶金钼的微观组织影响 144
6.3.1 不同杂质氧含量的钼金属组织结构分析 144
6.3.2 氧在钼金属烧结过程中的化学反应 162
6.3.3 氧在钼金属中的形成机制 165
6.4 杂质氧对粉末冶金钼的力学性能影响 167
6.4.1 不同杂质氧含量的烧结态钼金属力学性能分析 167
6.4.2 不同杂质氧含量的变形态钼金属力学性能分析 170
6.4.3 轧制量对不同杂质氧含量的轧制态钼金属力学性能的影响 197
6.4.4 杂质氧含量对轧制钼金属断口形貌及断裂机制的影响 199
6.5 小结 201
参考文献 204

第1章 绪论
　　1.1 引言
　　难熔金属是指熔点高于1650℃或1800℃的金属，常用的难熔金属包括钼（Mo）、铌（Nb）、钽（Ta）、钨（W）和铼（Re）等。钼金属作为一种难熔金属，具有优异的高温强度、抗蠕变性、耐蚀性，以及低热膨胀系数等优点[1，2]，是航空航天、核电、国防**等领域难以替代的关键基础材料[3-5]。
　　18世纪70年代，瑞典科学家Scheele在辉钼矿（MoS2）研究中发现了钼酸。Hjelm利用木炭和钼酸还原出黑色金属钼（molybdenum）[6，7]。我国钼资源的产量、出口量在世界市场上均具有极大占比。近40年，我国的钼工业生产在矿石的开采与冶炼技术、粉末冶金与真空冶金技术以及钼坯制备与深加工塑性成形技术上实现了突破，在世界钼市场的产能与出口中发挥重要的战略地位。然而，我国钼金属的加工技术与发达国家相比存在较大差距，主要问题为钼制品以初级产品为主、钼产业链水平低端、生产规模偏小[8，9]。这使得我国重要工业领域亟需的高附加值钼深加工制品及装备主要依赖进口，不能实现完全自主保供，钼的资源优势难以转化为科技和经济优势。因此，解决钼深加工材料产业面临的产品同质化、低值化等问题，推进钼材料重点产业的结构调整与升级，是国家的重大需求。
　　钼金属的主要深加工产品有钼板材、钼棒材、钼线材等，在集成电路、声像设备、半导体器件、医疗器械等方面有较大的应用空间[10]，尤其是在发电照明、微电子、平板显示器、计算机电路等方面。作为体心立方结构（body-centered cubic structure，bcc）的钼金属，脆性大、韧-脆转变温度高和比强度低等本征缺陷导致其深加工困难和使用寿命低等问题[11]，严重限制了高温结构材料的广泛应用[12-15]。
　　目前常采用粉末冶金法对钼金属坯料进行制备。由于其纯净度、组织结构和热应力控制难度大，热变形后会出现晶粒非均匀长大等问题。当钼金属晶粒尺寸发生变化时，间隙杂质氧（oxygen，O）、碳（carbon，C）、氮（nitrogen，N）等元素的分布均匀性也会显著变化，导致其较高的韧-脆转变温度和严重的脆性问题[16]，这是钼金属深加工困难的根本原因。随着粉末冶金方法制备钼金属的晶界表面的间隙杂质氧、碳、氮含量增多，在钼金属晶界周围的溶质元素分布发生变化，间隙杂质氧、碳、氮元素使其晶界结合强度降低、位错运动受到阻碍、裂纹加速生成，严重影响钼金属的强度和塑性[17，18]。因此，研究钼金属在粉末冶金过程中组织演变规律与力学性能的影响作用，掌握钼金属中间隙杂质氧的含量、分布及其性能影响均是优化其可加工性能和扩大其应用领域的关键。
　　1.2 钼的基本性质
　　1.2.1 钼的物理性质
　　稀有金属钼的颜色为银白色，20℃时密度为10.22g/cm3，是ⅥB族元素，熔点为2622℃，沸点为4639℃。原子序数为42，原子量为95.95，原子体积为9.42cm3/mol，原子半径为0.139nm，具有很强的原子间键合力，同时钼具有优异的高温强度、导电导热性能和耐腐蚀性，以及低热膨胀系数。钼在自然界中同位素有七种，其晶体结构类型为体心立方结构（bcc），晶格常数为3.1467～3.1475，钼的自由原子电子层结构为1s22s22p63s23p63d104s24p64d55s1。钼的主要物理性能参数见表1.1[19]。
　　1.2.2 钼的化学性质
　　1.钼与氧的作用
　　钼在化合物中具有6种价态，分别为0、+2、+3、+4、+5、+6价，*常见的价态是+5和+6价。钼的低氧化态化合物和高氧化态化合物分别为碱性和酸性。+6价是钼的*稳定价态，除了0价外的其他价态为次稳定价态。钼在室温时较稳定，不容易被氧化，但在高温时极容易被氧化[20]。在室温下，钼的性质很稳定，但温度升高至大约400℃时会发生轻微氧化，温度高于600℃时在空气或者氧化性气氛下容易快速被氧化，生成的MoO3升华后对氧化作用有促进效果，导致氧化腐蚀，极大地约束了钼在空气和氧化性气氛中的应用。温度高于700℃时，水蒸气会将钼快速氧化成MoO2。不同温度下钼的氧化物见表1.2。
　　2.钼与氢的作用
　　钼在纯H2氛围下极其稳定，加热温度提高至钼的熔点时，两者都不会发生化学反应。但是在加热过程中，一定量的氢气会被钼接收形成固溶体。
　　3.钼与硫的作用
　　钼在含硫气氛中的行为与气氛的性质有关。在还原性气氛下，钼的表面会生成一层黏附性好的硫化物，能够在高温下抵抗硫化氢的腐蚀[21，22]。但对于氧化性气氛，钼却没有良好的耐蚀性。
　　4.钼与酸碱的作用
　　钼的表面状态决定了其在电化学序中的位置。钼在酸性溶液中钝化处理后，电势值为正；而在碱性溶液中阴极处理活化后，电势值为负。在室温下，盐酸和硫酸对钼无法腐蚀。但在80～100℃下，盐酸和硫酸对钼会有一定的腐蚀效果。钼在氢氟酸中无法被腐蚀，但当氢氟酸与硝酸混合后，便可以快速地将钼腐蚀。钼的溶剂为硝酸、硫酸、水（体积比为5∶3∶2）的混合物。在低温时，钼会以缓慢速率溶于硝酸和王水中，而在高温时溶解速率加