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Nb-22.5Cr-2.5Mo-5Si合金制备及性能研究.pdf
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1、第卷第期上海金属,年月,基 金 项 目:国 家 自 然 科 学 基 金(),江 西 省 教 育 厅 科 技 项 目(),南 昌 航 空 大 学 博 士 启 动 金 项 目(),南 昌 航 空 大 学 大 学 生 科 技 创 新 项 目()作 者 简 介:胡 雨 欣,女,主 要 从 事 金 属 材 料 研 究,:通 信 作 者:肖 璇,男,博 士,副 教 授,主 要 从 事 先 进 高 温 结 构 材 料 的 强 韧 化 和 新 型 金 属 间 化 合 物 研 究,:合 金 制 备 及 性 能 研 究胡 雨 欣胡 梓 轩徐 雄 辉鲁江黄 晗 冰邓 莉 萍肖璇(南 昌 航 空 大 学 材 料 科
2、学 与 工 程 学 院,江 西 南 昌;南 昌 航 空 大 学 航 空 制 造 工 程 学 院,江 西 南 昌)【摘 要】采 用 真 空 热 压 随 之 在、和 烧 结 的 工 艺 制 备 了 (原 子 数 分 数,)合 金。检 测 了 合 金 的 相 成 分、显 微 组 织、硬 度 和 室 温 压 缩 性能。结 果 表 明:烧 结 温 度 对 合 金 显 微 组 织 无 明 显 影 响,合 金 组 织 主 要 由微 米 级 固 溶 体 和相 组 成,因 此 具 有 良 好 的 室 温 韧 性;随 着 烧 结 温 度 的 升 高,合 金 的 显 微 硬 度、抗 压 强 度 均 略 有 提 高,
3、烧 结 的 合 金显 微 硬 度、抗 压 强 度 和 塑 性 应 变 分 别 为 、和。【关 键 词】基 合 金,真 空 热 压,烧 结,室 温 力 学 性 能中 图 分 类 号:文 章 编 号:()(,;,)【】(,),(),;(),【】,传 统基 高 温 合 金 由 于 受 熔 点 限 制,继 续 提高 使 用 温 度 的 空 间 有 限,亟 须 开 发 新 型 高 温 结 构材 料 以 满 足 航 空 热 端 部 件 的 需 求。如、等 难 熔 金 属 的 熔 点 高,特 别 是的 密 度()低 于()而 熔 点()远高 于(),且 具 有 良 好 的 室 温 塑 性 韧 性 上海金属第
4、卷和 较 高 的 高 温 强 度,是 一 种 新 型 高 温 和 超 高 温 结构 材 料。基 合 金 的 高 温 抗 氧 化 性 能 和 室 温高 温 力 学性 能 需 进 一 步 提 高。添 加、等 合 金 元 素 可使基 合 金 形 成 致 密 的 氧 化 层,显 著 改 善 其 抗 氧 化性 能。、与均 为 体 心 立 方 结 构,且 原 子尺 寸、负 电 性、电 子 溶 度 与相 当,因 而 在中 溶解 度 大,、的 添 加 对基 合 金 的 固 溶 强 化 效 果显 著。此 外,添 加 适 量 的、能 形 成、等 金 属 间 化 合 物,使基 合 金 产 生 第二 相 强 化 和
5、细 晶 强 化,。合 金 的 制 备 方 法 显 著 影 响 其 性 能。与 传 统 的 真空 非 自 耗 熔 铸 法 相 比,热 压 烧 结、放 电 等 离 子 烧 结 及热 等 静 压 烧 结 等 粉 末 冶 金 法 可 实 现 多 种 元 素 尤 其 是熔 点 差 异 较 大 元 素 的 添 加,改 善 合 金 的 组 织 均 匀 性,细 化 组 织,从 而 显 著 提 高 合 金 的 性 能,。课 题 组 前 期 采 用 机 械 合 金 化真 空 热 压 烧 结工 艺 制 备 了 成 分 为 的 两 相合 金以 及 添 加和的 和 合 金。结 果 表 明:合 金 组 织 均由 固 溶
6、体 和相组 成,主 要 分 布 于固 溶 体 中,主 要 分 布 于中,的 添 加使 合 金 产 生 固 溶 强 化;而取 代 了相 中的 点 阵 位 置,形 成 反 位 置 缺 陷,的 添 加 在 一定 程 度 上 松 弛 了相 的 拓 扑 密 排 结 构,从 而提 高 了 合 金 的 室 温 塑 性。本 文 采 用 机 械 合 金 化真 空 热 压 烧 结 工 艺 制备 了 添 加、的 合 金,研 究 了 烧 结 温 度 对 合 金 组织 和 性 能 的 影 响。试 验 材 料 与 方 法以粉(粒 径 小 于,纯 度)、粉(粒 径 小 于,纯 度)、粉(粒 径小 于,纯 度)和粉(粒 径
7、小 于,纯 度)为 原 料,按 (摩 尔 分 数)的 化 学 计 量 比 称 取 所 需 粉 末。将粉 末 混 合 后 置 于 不 锈 钢 球 磨 罐 中(球 料 质 量 比 为,高 纯 氩 保 护),将 球 磨 罐 固 定 于型行 星 式 球 磨 机 中 球 磨,转 速 为 ,每 隔 交 替 一 次 正 反 转,球 磨。将 球 磨 后 的粉 末 装 入 的 石 墨 模 具 中,再 置 于型 真 空 热 压 烧 结 炉 分 别 在、和 热 压 和 烧 结,压 制 力 为,保 压 时 间 为。采 用 型射 线 衍 射 仪 对 不 同温 度 烧 结 的 合 金 进 行 物 相分 析;采 用 型 场
8、 发 射 扫 描电 子 显 微 镜 进 行 金 相 检 验,金 相 试 样 采 用(体 积 分 数,下 同)混 合 溶 液 腐 蚀;采 用型 维 氏硬 度 计 测 定 硬 度,试 验 力 为 ;采 用型 电 子 万 能 试 验 机 进 行 室 温 压 缩 试 验,加 载 速 率为 ;采 用 压 痕 法,即 利 用型维 氏 硬 度 计 测 量 压 痕 对 角 线 和 压 痕 裂 纹 的 长 度(试 验 力 为,时 间 为),根 据 式()计 算合 金 的 断 裂 韧 性:()()()式 中:为 试 验 力,;为 弹 性 模 量,;为 维 氏 硬 度,;为 尖 角 裂 纹 长 度,。结 果 与 讨
9、 论 物 相 分 析图为 不 同 温 度 烧 结 的合 金 的射 线 衍 射 图 谱。由 图可 知,不 同 温 度 烧结 的 合 金 物 相 类 似,主 要 由固 溶 体()和相组 成。由 于和之 间 可 形 成无 限 固 溶 体,因 此大 部 分 固 溶 于中。由相 图可 知,室 温 下在中 的 溶 解 度 非常 小,因 此大 部 分 固 溶 于中,和的分 布 在 前 期 研 究已 得 到 了 验 证。图不 同 温 度 烧 结 的 合 金 的射 线 衍 射 图 谱 第期胡 雨 欣 等:合 金 制 备 及 性 能 研 究 显 微 组 织图为 不 同 温 度 烧 结 的 合 金 的 显 微 组
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