免费论文：定向凝结Nb-Si-Ti合金构造和本能接洽

Nb-Si基超高温合金具备高熔点、低密度以及崇高的归纳本能，其目的运用温度比Ni基高温合金普及200~300℃，希望运用于在1200~1400℃处事的燃气涡轮发效果叶片等热端元件。Nb-Si基超高温合金依附硅化学物理Nb5Si3相在高温巩固，铌基固溶体NbSS相在室温增韧，铬化学物理Cr2Nb相供给更好的高温抗氧化本能，以实行室温韧性、高温强度和高温抗氧化本能的配合。暂时遏制Nb-Si基超高温合金运用的重要题目是室温塑性较低、高温抗氧化本能较差，对Nb-Si基超高温合金的接洽重要会合在合金化与制备工艺上面，试图经过合金化与构造优化进一步普及合金的室温塑性和高温抗氧化本能。Cr和Y对合金的构造本能有要害的感化。增大Cr含量可普及合金的高温抗氧化本能，而且能督促产生Nb5Si3，变换相构成；Y元素可细复合金构造、普及NbSS相的纯洁度。但暂时Cr、Y含量对凝结动作、构造特性和力学本能的感化顺序还不领会，感化了Nb-Si基超高温合金室温韧性、高温强度和高温抗氧化本能的优化和配合。而液态非金属冷却定向凝结工艺，暂时仍旧变成Nb-Si基超高温合金接洽的要害制备本领，灵验的革新了往常因为制备艰巨引导的构造不平均、不行控以及冶金缺点重要等题目。基于此，正文对准典范的Nb-Si-Ti合金，接洽了定向凝结工艺对Nb-14Si-24Ti-(0,0.15)Y合金、Nb-14Si-24Ti-(2,8,10,14)Cr合金对定向凝结动作及构造特性与力学本能的感化，并在此普通上优选定Nb-14Si-24Ti-10Cr-2Hf-2Al-(0,0.1)Y合金和符合的定向凝结工艺和热处置工艺，赢得了较为合意的室温力学本能。接洽截止如次：(1)运用液态非金属冷却定向凝结本领，接洽了0.15Y对Nb-14Si-24Ti三元合金构造本能的感化，截止表白，Y元素增添使构造鲜明细化，同声在晶界上产生偏聚，钉扎晶界, 遏制晶界的挪动，普及了三元合金的收缩强度。Nb-14Si-24Ti-(0,0.15)Y合金构造重要由NbSS枝晶、 Nb3Si板条、 (NbSS+Nb3Si )共晶构造以及胞间富Ti区构成。 跟着抽拉速度的减少，定向凝结态构造鲜明细化。热处置后合金中因素偏析局部取消，富Ti区基础消逝，Nb3Si板条边境朦胧，变成贯串的基体，使合金的室温韧性减低。跟着抽拉速度的普及，定向凝结合金及其热处置态合金的室温收缩强度基础呈飞腾趋向，同声因为Y元素加强晶界和细复合金构造的效率，Nb-14Si-24Ti-0.15Y合金在18mm/min时室温收缩强度到达最大值，为1472MPa。(2)运用液态非金属冷却定向凝结本领，接洽了Nb-Si-Ti-(2-14)Cr四元合金的凝结路途和构造特性，截止表白， Cr元素含量的变革会变换合金的凝结路途及相构成。Cr＜8at.%时，合金中硅化学物理相十足是Nb3Si；Cr≥8 at.%时，发端展示Nb5Si3相，且Nb5Si3含量随Cr含量减少而减少；Cr为14 at.%时，Nb3Si实足被控制，硅化学物理相十足为Nb5Si3。同声，当Cr≥8 at.%时，发端展示Laves相Cr2Nb。因为Cr激动Nb3Si→NbSS+Nb5Si3共析反馈的爆发，与大块Nb3Si比拟，这种共析构造利于于普及合金断裂韧性，所以随Cr含量的减少，合金室温断裂韧性普及。但Nb-Si-Ti-Cr四元合金中Cr含量到达确定水平会天生Laves相Cr2Nb，这种对立室温断裂韧性倒霉，所以14Cr合金的室温断裂韧性会急遽低沉。过程1450℃/10h热处置后， Cr≤8at.%的合金中Cr2Nb相能实足被取消，而14Cr合金有Cr2Nb相剩余，剩余Cr2Nb对立室温断裂韧性有明显的不良感化。(3)经过对Cr和Y元素效率的接洽，贯串本课题组前期处事，优选定了Nb-14Si-24Ti-10Cr-2Al-2Hf-(0,0.1)Y多元合金，并对准该合金，接洽定向凝结工艺(抽拉速度和过热温度)以及热处置工艺对合金显微构造和力学本能的感化。Nb-14Si-24Ti-10Cr-2Al-2Hf-0.1Y合金在定向凝结(1900℃+18mm/min)+热处置(1450 ℃/10h)后的室温断裂韧性和抗压强度辨别为22.1 MPa•m1/2和616.1MPa，该本能与暂时已通讯的室温力学本能最高的 MASC合金(Nb-16Si-25Ti-2Cr-2Al-8Hf)十分，但本钱远低于MASC合金。合金定向凝结构造重要由初生Nb5Si3相，NbSS+Nb5Si3共晶构造以及深色的富(Ti，Cr)区(NbSS+Nb5Si3+Cr2Nb三相)构成。跟着抽拉速度的减少，构造鲜明细化，深色区尺寸减小，该辨别布的微裂纹缩小。两种因素的合金经热处置之后，热处置构造重要由NbSS相和Nb5Si3相构成，Cr2Nb相在热处置进程中经过固溶而渐渐缩小，在18mm/min试样中Cr2Nb相实足取消。NbSS相长大,彼此贯穿；Nb5Si3相破灭，球化。18mm/min的试样中NbSS均贯穿成网状构造，Nb5Si3相呈沿定向目标陈设的纤维状。在过热度为1900℃试样中，室温断裂韧性和抗压强度跟着抽拉速度的减少而减少。过热度减少，使得合金的震动性别变化好，构造缺点缩小，同声普及定向凝结中的温度梯度，所以过热度为1900℃的本能优于1750℃。同声因为Y元素加强晶界和细复合金构造的效率，使得热处置Nb-14Si-24Ti-10Cr-2Al-2Hf-0.1Y合金在过热度为1900℃，抽拉速度18mm/min时获得室温断裂韧性和抗压强度的最大值。

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