题目：Ni3Al基合金熔体结构与过热处理研究

Ni3Al基合金作为先进航空航天发动机的涡轮导向叶片材料，具有延性好，高温强度高，抗氧化性能好等优点，目前人们对于其固态性质已经进行了多方面的研究，取得了丰硕的成果。材料的获得要经过液态到固态的转变过程，合金熔体的结构和性质以及熔体的温度和过热历史对材料的组织和性能均有着直接和重要的影响。因此，本文研究了Ni3Al基合金的熔体结构特点以及不同熔体过热处理工艺对合金组织和性能的影响，以期找到合金最佳的凝固工艺，获得性能良好的材料。 采用高温X射线衍射技术研究了1430~1535℃下Ni3Al共晶合金(75%Ni+25%Al(at%))和过共晶合金(80%Ni+20%Al(at%))的熔体结构特点。结果表明：两种成分Ni3Al合金的熔体中除存在短程有序结构外，还存在少量的中程有序结构；在实验所测定的温度范围内，随着熔体温度的升高，Ni3Al共晶合金熔体并不是简单的向着更为均匀的趋势发展，熔体有序程度也并非简单的随温度的升高而降低，而过共晶合金熔体则向着更均匀的方向发展，有序度不断降低；在实验所测定的温度范围内，两种成分Ni3Al合金熔体中的团簇类型均没有发生改变；通过两种成分Ni3Al合金高温X射线衍射曲线与固态X射线衍射曲线的对比分析，发现共晶合金熔体中存在类γ’-Ni3Al和β-NiAl相两种有序原子团簇结构单元，过共晶合金熔体中存在类γ’-Ni3Al相的有序原子团簇结构单元，Ni3Al合金的固液结构之间存在密切的相关性。 采用未过热、1550℃过热、1650℃过热三种熔体处理工艺对Ni3Al基合金组织和性能的影响进行了研究。结果表明，熔体过热处理对合金的晶粒尺寸、枝晶干处γ’形态及尺寸、枝晶偏析均有不同程度的影响。测试了不同熔体过热处理后合金760℃的拉伸性能以及1050℃/100MPa的持久性能，结果表明：经1550℃和1650℃过热处理后试样的抗拉强度σb与未过热的相比分别增长了50MPa和34MPa，塑性也有一定程度的改善；经1550℃过热处理后试样的持久寿命达到将近50小时，略好于经1650℃过热处理后的试样，而未过热试样的平均持久寿命只有不到27小时。采用熔体过热处理工艺能够在一定程度上改善合金的组织以获得性能良好的材料。