题目：Nb对TiNiAl合金的组织结构及其性能的影响

将Al作为合金化元素加入到TiNi基合金中可以大幅提高TiNi合金的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。但是NiTi-Al合金在650℃以上的高温强度和合金的高温抗氧化性还有待提高。本研究通过在NiTi-Al合金中加入一定量的Nb元素，以期改善合金的力学性能 。研究结果表明，Nb的加入提高了NiTi-Al合金的室温和高温强度 。本文就Nb对NiTi-Al合金的微观结构和力学性能的影响做了重点研究。本文重点针对三类合金开展了研究，一、Nb取代Ti50Ni44Al6 中的Ni形成Ti50Ni44-xAl6Nbx（x=2、4、6、8、10）富Ti合金体系；二、用Nb同时取代Ti47Ni47Al6形成的Ti47-x Ni47-xAl6Nb2x (x=0.25、0.5、1、2、3) NiTi等原子合金体系。三、Ni46.5Ti45.5Al6Nb2 (b)Ni45.5Ti46.5Al6Nb2（c）Ni46Ti46Al5Nb3研究发现，在富Ti合金中， Nb含量 大于2at.%时，开始从原来的析出相Ti2Ni(Al,Nb)中析出新的富Nb相，这种富Nb析出相和原来的析出相属于同种结构，是富Nb的Ti2Ni(Al,Nb)相。 Nb少量固溶到NiTi基体中，大量的固溶到原析出相Ti2Ni(Al,Nb)中，更多的则固溶到 富Nb相Ti2Ni(Al，Nb)中，而且Nb元素更倾向于固溶到Al含量较多的相中。 在富Ti合金中，少量Nb的加入虽然会使合金的室温压缩屈服强度有所升高，但是大量Nb会使富Ti合金的室温塑性急剧下降；同时发现，Nb的加入会使合金在600℃、650℃和700℃下的高温屈服强度有很大的提高，600℃下合金的最高屈服强度可以达到1230MPa左右，而650℃下的最高屈服强度也能达到1000MPa左右，比没有加Nb前提高了将近一倍。合金在700℃下的最高屈服强度可以达到850MPa左右。在800℃下，Nb含量对合金强度的影响不大，主要是因为Nb取代Ni会出现更多的析出相Ti2Ni(Al,Nb)和富Nb相两个脆性强化相，而这两相 熔点较低，只有980℃左右。在等原子比NiTi合金中， Nb含量高于1at.%时，开始析出 富Nb相 Ti2Ni（Al，Nb），当富Nb相数量较少时，呈点状分布，并使原来析出相变化得更细小， 富Nb相增多时，会逐渐联接起来把原来的析出相覆盖。Nb含量达到6at.%时，富Nb相和原析出相都会消失，形成一种新的类似共晶的析出相，研究表明，这种类共晶相就是在富Nb相中弥散分布着细小的原析出相Ti2Ni(Al,Nb)，这些类共晶相联结成网状把NiTi基体包围起来。Nb同时取代Ni和Ti，合金室温塑性同样会变差，但出现类共晶相时，合金的室温压缩变形量又会有所增加。Nb含量不超过6at.%时，铌的加入提高了等原子比NiTi-Al合金在700℃以下的高温压缩屈服强度，但对合金800℃以上压缩屈服强度影响不大。Nb含量超过6at.%时，形成类共晶相时，对合金的高温强度强度不利。析出相Ti2Ni（Al，Nb）对合金强度的影响要比Nb的固溶强化和富Nb相的析出强化要大的多。从合金的室温塑性和高温强度结合两个方面考虑， Nb的含量不要超过2at.%。1at.% 左右的Nb含量的NiTi等原子比合金同时具备较好的塑性和强度，室温压缩变形量和屈服强度可以达到20%左右和1530Mpa左右，650℃和800℃的高温屈服强度也分别达到950MPa和400MPa左右。