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题目:NiAl-Cr(Mo)共晶合金改性的研究

关键词:NiAl金属间化合物;共晶合金;室温塑性;高温强度

  摘要

NiAl金属间化合物具有熔点高、密度低、抗氧化性能好等特点,是一种极具潜力的高温结构材料,但其室温脆性和高温强度不足限制了其在航空涡轮发动机上的应用。因此研究解决NiAl金属间化合物基合金的室温脆性与高温强度问题是关系到该类材料能否应用的关键。本文的研究思路以综合性能较好的NiAl-Cr(Mo)共晶合金系为基础,在共晶点附近的范围内适当降低Al元素的含量,在富Ni的NiAl-Cr(Mo)合金基体上添加第五种元素进行改性研究,通过在伪二元共晶基体上通过对NiAl脆性相进行固溶改性以及引入第三相(如相、′相及Heusler相等),来进一步提高NiAl-Cr(Mo)共晶合金的室温韧塑性和高温强度。 主要研究了Ti,Ta,V,Co,Cu及Hf等元素对NiAl-Cr(Mo)合金的组织和性能的影响。从组织上,可以把元素大致归为三类:1)初生β-NiAl相的亚共晶形成元素(Fe、Co、Ni等);2)初生Cr(Mo)相的过共晶形成元素(V、Ti、Cu等);3)第三相形成元素(Ta、Nb、Hf等)。从力学性能上,通过适当降低Al含量,在富Ni的NiAl-Cr(Mo)合金基体上添加第五元进行改性,能保证合金有一定的室温塑性,同时能进一步提高合金的高温性能。相对于富Ni的 NiAl-Cr(Mo)合金来说,除了Cu降低了合金的高温性能,不利于提高合金的高温性能,其他元素都不同程度地提高了合金的高温强度。但相对于未改性的NiAl-Cr(Mo)合金(即33Ni-33Al-30Cr-4Mo)来说,V和Co对于合金高温强度的提高贡献不大,Ti有利于合金高温性能的提高有一定的作用,但相对于Ta和Hf来说,效果不是很明显,Ta和Hf能够大大提高合金的高温强度,可以提高1倍之多。