题目：Nb-Si-Mo系合金相平衡与相转变行为研究

本文采用非自耗真空电弧熔炼的方法制备了Nb-Si-Mo三元合金及Nb-16Si-10Mo-xCr四元合金。运用X射线衍射 (XRD)、扫描电镜 (SEM) 和能谱仪 (EDS) 对合金的晶体结构、微观组织及化学成分进行了分析。研究了合金元素Mo和Cr对Nb-Si合金相平衡、稳定性及微观组织的影响，为探索多元Nb-Si系金属间化合物基超高温结构材料提供了有益的参考。研究发现，Nb-Si-Mo三元合金的液相面投影图分为4个初生相区，分别是Nbss、(Nb(Mo))3Si、-(Nb,Mo)5Si3和(Mo(Nb))3Si。在3 at.%Mo～50 at.%Mo的范围内，Nb-Si-Mo三元合金中存在一个二元Nb-Si合金和三元Nb-Si-Ti合金中所没有的新型共晶反应，即L → Nbss + -(Nb,Mo)5Si3，通过该反应可以直接生成具有片层结构的Nb-Si原位复合材料。Nb-Si-Mo三元合金体系中存在2个液固四相平衡反应，分别是L + -(Nb,Mo)5Si3 → (Nb(Mo))3Si + Nbss和L + (Mo(Nb))3Si → -(Nb,Mo)5Si3 + Nbss。对Nb-Si-Mo三元合金热处理后的相组成进行分析得到了该体系在1000 °C和1800 °C的相平衡关系，并结合液相面投影图推断出Nb-Si-Mo三元立体相图。与1700 °C的部分等温截面相比，1000 °C的相平衡关系基本保持不变，而1800 °C的Nbss + -(Nb(Mo))5Si3 + -(Nb,Mo)5Si3三相区则向富Nb角发生了明显的移动，这说明Nb-Si-Mo三元合金在热力学上至少稳定到1700 °C。含有Nbss/Nb5Si3片层共晶组织的合金经热处理后，片层结构消失，Nb5Si3呈网络状分布在Nbss基体上。这种现象可能是由于Mo降低了Nbss/Nb5Si3两相间的界面能。除了-Nb5Si3在c轴方向的晶格常数随着Mo含量的增加而变大外，Nbss和-Nb5Si3的晶格常数以及-Nb5Si3在a轴方向的晶格常数都随着Mo含量的增加而减小。-Nb5Si3晶格常数在c轴方向的反常变化可能跟Mo原子在-Nb5Si3晶格中的择优占位以及键能变化有关。Nb-16Si-10Mo-xCr (x = 2, 4, 6, 8, 10, 15) 系列合金中，当Cr含量大于等于6 at.%时，合金的凝固组织中就会出现Laves相Cr2Nb和Nbss/Cr2Nb共晶，而且随着Cr含量的增加，Nbss/Cr2Nb共晶数量逐渐增多。Cr的加入使Nb-16Si-10Mo合金中Nbss/-Nb5Si3片层共晶形态转变为菊花状，而且在Nb-16Si-10Mo-15Cr合金中出现了很多大块具有棱角的-Nb5Si3相。经过1000 °C×100 h的热处理后，Nb-16Si-10Mo-2Cr合金中的-Nb5Si3完全转变为-Nb5Si3，Nb-16Si-10Mo-4Cr和Nb-16Si-10Mo-6Cr合金中的-Nb5Si3部分转变为-Nb5Si3，而Nb-16Si-10Mo-xCr (x = 8, 10, 15) 合金则没有发生-Nb5Si3 → -Nb5Si3相变，这说明随着Cr含量的提高，-Nb5Si3的热稳定性不断增加。1000 °C×100 h的热处理不能使Nb-16Si-10Mo-xCr (x = 2, 4, 6, 8, 10, 15) 系列合金的微观组织形态发生明显的变化。