题目：定向凝固Nb-14Si-24Ti-10Cr-2Al-2Hf-0.1Y合金组织与力学性能研究

    Nb-Si金属间化合物基合金熔点高、高温强度好，具有一定的室温韧性和较好的组织稳定性等特点，有望应用于1200～1400 ℃甚至更高工作温度的航空涡轮发动机热端部件，极有潜力替代传统的镍基高温合金，成为近年来超高温结构材料的研究热点。本研究采用液态金属冷却法制备不同抽拉速度的定向凝固Nb-14Si-24Ti-10Cr-2Al-2Hf-0.1Y合金，选用的抽拉速度分别为18mm/min,36mm/min,50mm/min,100mm/min。抽拉前，在1900℃保温20分钟以确保成分均匀。定向凝固后，选用1450℃,10h的热处理工艺对合金进行均匀化处理。本文主要研究定向凝固抽拉速度以及热处理对Nb-14Si-24Ti-10Cr-2Al-2Hf-0.1Y合金微观组织以及高低温力学性能的影响。结果如下：

(1) 定向凝固Nb-14Si-24Ti-10Cr-2Al-2Hf-0.1Y合金组织主要Nbss+Nb5Si3共晶胞组成。Nbss与Nb5Si3耦合生长，沿热流方向定向均匀排列。1450℃,10h热处理后，Nbss逐渐分枝化而彼此交联，Nb5Si3相边缘逐渐圆润，分布更为均匀，逐渐形成由细小强化相Nb5Si3均匀弥散分布在连续基体相Nbss上的网状形貌。随着抽拉速度增加，硅化物相发生同素异构转变，大块Nbss逐渐消失，细小网状Nbss结构逐渐发达，合金组织各向异性逐渐减小。

(2) 随着抽拉速度增加，热处理态合金的室温抗拉强度先增加后降低，室温断裂韧性值KQ逐渐减小。合金经过1100℃,1h去应力退火后，抗拉强度和断裂韧性值KQ均升高。(3) 以HT18合金为例，取样高度相同时，试棒内侧区域KQ值比外侧高；相同纵截面上，自上而下，KQ值逐渐升高，最高达到22Mpa.m1/2。圆棒试样与板状试样所测室温抗拉强度值接近，平均约为410Mpa，但在相同应力水平下，前者应变高于后者。

(4) Nb-14Si-24Ti-10Cr-2Al-2Hf-0.1Y HT18合金在1200℃、1300℃平均抗拉强度约分别为285Mpa、126Mpa，平均断后延伸率分别约2.2%、12.3%；Nb-12Si-24Ti-10Cr-2Al-2Hf HT100合金1250℃、1200℃平均抗拉强度分别约为为164Mpa、125Mpa，平均断后延伸率分别约为24.5%、48.9%。

(5) 高温拉伸试样断口起伏较大，断面中有孔洞存在，宏观断口出现颈缩，呈现微孔聚集的断裂特征。Nb5Si3/Nbss界面分离以及Nbss塑性撕裂为高温拉伸断口典型特征。