免费论文摘要：Nb-Si-Ti-Cr-Al-Hf合金的定向凝结构造优化及力学本能接洽

铌硅合金具备高熔点（1750℃之上）、低密度（6.6-7.2g/cm3）、高的刚度和高温强度，希望用来在1200~1400℃处事的燃气涡轮发效果叶片等热端元件，是包办暂时已达极限运用温度的Ni基高温合金的最具后劲的资料之一。正文安排采用了相构成为NbSS和Nb5Si3相的亚共晶、共晶和过共晶合金体制，运用真空非自耗电弧熔炼、液态非金属冷却定向凝结和热处置等工艺举行合金制备及后续处置，接洽了凝结工艺和热处置前提对凝结进程及构造形貌演化顺序的感化，以及微观构造特性对力学本能的感化，为超高温铌硅合金的因素安排和工艺优化供给引导效率。 在课题组前期合金化接洽普通上，正文采用了三种合金：Nb-(14,15,16)Si -(22-24)Ti-2Hf-2Al-4Cr，过程1900℃、1.2-50mm/min定向凝结后，均由NbSS和Nb5Si3相构成，取消了亚稳相Nb3Si和低熔点相NbCr2。合金1：Nb-14Si-22Ti-2Hf-2Al-4Cr，定向凝结构造由初生的NbSS枝晶和NbSS+Nb5Si3共晶构成，所接洽抽拉速度范畴内表露亚共晶构造形貌；合金2：Nb-16Si-24Ti-2Hf-2Al-4Cr，定向凝结微观构造由初生块状Nb5Si3相及NbSS+Nb5Si3共晶构成，所接洽抽拉速度范畴内表露过共晶构造形貌；合金3：Nb-15Si-24Ti-2Hf-2Al-4Cr，定向凝结微观构造由NbSS+Nb5Si3共晶构成，所接洽抽拉速度范畴内表露共晶构造形貌，取消了粗壮的初生相。 三种合金在所接洽抽拉速度范畴内均生存三种典型的共晶构造。个中，第I类共晶为花苞状共晶，共晶胞横截面为四方形貌，NbSS相以中央渺小边际粗壮的喷射状形貌散布在Nb5Si3基体上；纵截面NbSS相表露棒状或鱼骨状，定向陈设在Nb5Si3相上。第II类共晶为层片状共晶，Nbss片层平均散布在深色富Ti的Nb5Si3*基体上，Nb5Si3*相上生存微裂纹。该类共晶弥补在初生枝晶臂间或I类共晶胞边际，富含低熔点元素，在凝结的结果阶段析出。第III类啮合共晶构造，纵截面形貌由Nbss相与Nb5Si3沿用定向凝结目标啮合陈设构成，个中Nbss相为贯串相，Nb5Si3相表露非贯串、沿定向凝结目标陈设的渺小棒状构造；横截面形貌为近圆形的Nbss与Nb5Si3相相间散布构成共晶胞。二类共晶胞的体积分数也随抽拉速度的变革表露确定的变革趋向。当抽拉速度在1.2-6mm/min的范畴内，定向凝结构造中的共晶构造包括第I类花苞状共晶和第II类层片状共晶，以第I类共晶胞为主；当抽拉速度到达18mm/min时，定向凝结构造中展示第III类啮合共晶，且第二类共晶的体积分数随抽拉速度的减少而减少，当抽拉速度在18-36mm/min的范畴内，试样中的共晶构造重要以第III类共晶为主；当抽拉速度为50mm/min时，较强的横向热流感化了共晶构造随抽拉速度的演化顺序。 各别的合金微观构造形貌对其力学本能有着明显的感化。 对于合金1：Nb-14Si-22Ti-2Hf-2Al-4Cr，Nbss相的体积分数在三种合金中最大，高达70%，但其断裂韧性最高值为14.37MPa·m1/2，不迭合金3的最高值19.07MPa·m1/2。这与初生NbSS枝晶的形貌相关：不昌盛的枝晶骨干及悠长的二次枝晶臂起不到较好的增韧效率，且会妨害热处置构造的平均性，增韧效率不迭合金3中渺小平均的NbSS搜集状构造。所以合金第11中学的初生NbSS枝晶，并未最大控制的表现其减少韧性的效率。 对于合金2：Nb-16Si-24Ti-2Hf-2Al-4Cr，在所有抽拉速度范畴内，初生块状的Nb5Si3相均以四方形的横截面形貌生存，跟着抽拉速度减少，其单相尺寸虽渐渐减小，但较大抽拉速度下，Nb5Si3相呈团簇状散布，且团簇尺寸较大。大尺寸的初生Nb5Si3相在断裂进程中会变成裂纹源和裂纹扩充的通道，对铌硅合金的力学本能倒霉。 对于合金3：Nb-15Si-24Ti-2Hf-2Al-4Cr，在所有抽拉速度范畴内，微观构造形貌均是由共晶构造形成，与合金1和合金2比拟，取消了粗壮的初生相利于于普及合金的力学本能；同声，各别的共晶构造形貌对力学本能也有着各别的感化。当抽拉速度在1.2-6mm/min之间，合金3的重要共晶构造为第I类花苞状共晶，共晶尺寸大，热处置后NbSS相贯串性不好，增韧效率不鲜明。同声，热处置构造中生存富Ti的Nb5Si3*相，其上散布的微裂纹对试样力学本能倒霉。而当抽拉速度到达18mm/min之上时，展示第III类共晶，NbSS相和Nb5Si3沿用定向凝结目标啮合成长的形貌，且该种形貌共晶体积分数随抽拉速度减少而渐渐减少。该种形貌的共晶构造过程热处置后，NbSS相表露准则的搜集状构造，Nb5Si3相以独立巩固相平均散布个中，对室温韧性和室温高温抗压强度均利于。且当抽拉速度胜过36mm/min，构造中带有微裂纹的富Ti的Nb5Si3*相取消，更利于于室温韧性和室温高温抗压强度的普及。 经过合金因素和定向凝结工艺及后续热处置优化，合金3：Nb-15Si-24Ti-2Hf -2Al-4Cr，过程1900℃、36-50mm/min定向凝结及后续1450℃/12h热处置，获得了纤维状巩固的搜集状构造：NbSS相彼此贯穿，产生沿定向凝结目标准则陈设的搜集状构造，纤维状Nb5Si3独立相定向陈设个中。该种形貌与其余形貌比拟，具备最优的室温强韧性贯串，其室温断裂韧性最高值为19.07MPa·m1/2，室温抗压强度最高值为491.66MPa。HT3-36试样在1200℃和1300℃的高温抗压强度辨别为314MPa和158MPa。

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