● 摘要
将Al作为合金化元素加入到TiNi基合金中可以大幅提高室温和高温力学性能，有望成为具有应用潜力的新型高温结构材料。微合金化是改善高温结构材料力学性能的有效途径。本文系统地研究了Dy和B对NiTiAl合金的微观组织和力学性能随成分的演变规律及合金韧脆转变温度的变化。 研究发现，在Ni50Ti44Al6Dy合金中，Dy首先会固溶入TiNi晶格。Dy在TiNi中的固溶度很小，约为0.03at%。多余的Dy在合金中以Dy2O3的形式析出，大部分呈颗粒状分布在晶界，析出量随Dy的增多而逐渐增加；Dy的添加起到细化晶粒的作用，由原始的50μm减小到20μm，微观组织得到改善。 适量的Dy能够有效地提高Ni50Ti44Al6合金的室温塑性和屈服强度。室温下，Ni50Ti44Al6合金的屈服强度为1358MPa，压缩塑性变形率为7.3%。添加0.05wt%Dy的合金的综合力学性能最优，平均屈服强度和塑性变形率分别达到1570MPa和10.9%。Dy含量继续增加，合金的屈服强度和塑性变形率有所下降，但仍比Ni50Ti44Al6合金高。高温下变化规律与室温类似，添加0.05wt%Dy的合金屈服强度最高。Dy对Ni50Ti44Al6合金力学性能的改善主要得益于细晶强化和固溶强化作用。对合金的韧脆转变行为的研究结果表明，添加适量Dy能够有效降低Ni50Ti44Al6合金的韧脆转变温度。 研究发现，Ni50Ti46Al4B合金添加微量B以后出现细小颗粒状TiB2化合物。随B含量的增多，(Ti,Al)2Ni相减少，而TiB2化合物增多，并逐渐由颗粒状向短棒状、长条状过渡。 适量的B能够有效地提高Ni50Ti46Al4合金的屈服强度。B含量为0.02wt%的合金的屈服强度有较大幅度的提高。随B含量的进一步增多，合金的屈服强度呈现先降低后明显大幅提高的变化趋势。当B含量为1wt%时，合金的屈服强度达到2553MPa，比原始Ni50Ti46Al4合金提高了128.4%。合金塑性变形率的变化规律与屈服强度正好相反。高温下合金屈服强度的变化规律与室温相同。B对Ni50Ti46Al4合金力学性能的影响主要是由第二相强化作用造成的，屈服强度与强化相的体积分数密切相关。B在提高强度的同时增加了合金的脆性，提高了韧脆转变温度。