● 摘要
铸态Nb-Mo-Si三元合金系中共晶组织(NbSS-Nb5Si3)呈典型的片层组织。以铸态Nb-10Mo-Si三元合金为基础，利用真空非自耗电弧熔炼法制备了添加Ga、Zn、In、Ni、Zr、Sn、Sb、Y、V、共9个系列的Nb-Nb5Si3自生超高温复合材料。利用SEM，EDS，XRD等实验技术对铸造合金的相组成与组织形态进行了观察和分析。从铸态系列合金中优选出三个片层共晶组织和室温韧性较好的合金成分，对其进行了1250℃×50h，1250℃×100h退火处理，对退火处理后的合金显微组织、相组成和室温力学性能进行了分析。添加元素后所有系列的合金组织由铌固溶体(NbSS)与Nb5Si3化合物两相构成。其Ga、Zn、In、Sb、Y、合金中铸造组织包含大量片层状共晶(NbSS-Nb5Si3)组织。添加V、Zr、Ni使NbSS-Nb5Si3共晶组织失去了片层特征。添加Sn使得合金中固溶体的形貌变小，并使NbSS-Nb5Si3共晶组织失去了片层特征。添加Ga(1at.％)系列合金和Sb(1at.％)系列合金中相平衡关系不变，并且片层共晶组织细化；添加0.1at.％Y合金的铸造组织中组织均匀化并使NbSS-Nb5Si3共晶组织失去了平直的片层特征。优选出三个片层共晶组织和室温韧性较好的合金成分为：Nb-17Si-10Mo-1Ga，Nb-17Si-10Mo-3Zn，Nb-17Si-10Mo。对Nb-17Si-10Mo-1Ga，Nb-17Si-10Mo-3Zn，Nb-17Si-10Mo进行了1250℃×50h，1250℃×100h退火处理。随退火时间的延长，-Nb5Si3完全分解为-Nb5Si3。合金具有良好的组织稳定性，退火后合金组织形貌没有发生变化，仍保留有片层共晶特征。退火后Nb-17Si-10Mo 合金的室温断裂韧性高于铸态合金，并且随退火时间的增加，室温断裂韧性增加。