合金化对原位合成Cr-77.5Nb两相NbCr2/Nb合金热稳定性的影响

摘要

本文采用机械合金化+热压工艺制备了成分为Cr-77.5Nb的两相NbCr2/Nb合金,分别研究了添加B4C、Nd2O3颗粒和合金元素Mo对Cr-77.5Nb两相NbCr2/Nb合金在1200℃长时间真空热暴露后的热稳定性的影响。主要研究结果如下:
　　(Cr-77.5Nb)-0.25at.％B4C、(Cr-77.5Nb)-0.5at.%B4C合金经1200℃长时间热暴露后,合金的致密度均保持较高,组织中没有发现明显的粗化现象,孔隙稀少。(Cr-77.5Nb)-0.25at.%B4C合金经热暴露100h后,维氏硬度和屈服强度分别从热暴露前的6.10GPa和1867MPa下降到5.45GPa和1627MPa;抗压强度和塑性应变分别从热暴露前的2973MPa和14.7%升高到3043MPa和22.8%。(Cr-77.5Nb)-0.5at.%B4C合金经热暴露50h后合金的抗压强度和屈服强度分别从热暴露前的3048MPa和1998MPa降到2788 MPa和1583 MPa;热暴露100h后,维氏硬度从热暴露前的6.02GPa降到5.32 GPa,塑性应变从热暴露前的12.7%升高到20.7%。添加两种B4C含量的合金试样在热暴露前后均没有裂纹产生,断裂韧性较好。这些结果表明,B4C颗粒的添加使Cr-77.5Nb合金热暴露后的维氏硬度和屈服强度有所降低,但断裂韧性保持良好,且塑性应变有所提高,表明添加B4C对Cr-77.5Nb合金热稳定性的改善具有一定的效果。
　　(Cr-77.5Nb)-0.125at.%Nd2O3合金在1200℃长时间热暴露过程中,合金致密度均保持在98%以上,组织中粗化现象不明显。热暴露100h后,维氏硬度、抗压强度和屈服强度分别从热暴露前的6.43GPa、3193MPa和2227Mpa降到5.68GPa、3051MPa和1822MP;塑性应变从热暴露前的13%升高为18.8%。这些结果表明,添加 Nd2O3颗粒使Cr-77.5Nb合金热暴露后的断裂韧性和塑形应变不仅得到提高,室温力学性能也保持良好,表明添加Nd2O3颗粒对Cr-77.5Nb合金的热稳定性具有良好的改善效果。
　　(Cr-77.5Nb)-2.5at.%Mo、(Cr-77.5Nb)-5at.%Mo、(Cr-77.5Nb)-7.5at.%Mo、(Cr-77.5Nb)-10at.%Mo合金在1200℃长时间热暴露过程中,不仅致密度都维持在98.6%以上,且组织细小、均匀分布,没有明显的粗化现象。其中(Cr-77.5Nb)-2.5at.%Mo合金的热稳定性最好,在整个热暴露过程中,塑性应变和断裂韧性均得到提高;热暴露100后,维氏硬度、抗压硬度和屈服强度分别达到6.19 GPa、3040 GPa和2004 GPa。
　　综合以上研究结果可知,添加合金元素Mo对改善Cr-77.5Nb两相NbCr2/Nb合金热稳定性的效果要比添加B4C或Nd2O3颗粒的效果更好。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2 铌基合金的简介

1.4 高温结构材料热稳定性的研究进展

1.5 课题的研究意义及研究内容

第二章 实验过程及方法

2.1材料的制备

2.2 热暴露

2.3 组织及性能分析

2.4 技术路线

第三章 B4C对Cr-77.5Nb两相NbCr2/Nb合金组织与性能的影响

3.1引言

3.2 (Cr-77.5Nb)-B4C合金热暴露前的组织观察及室温性能测试

3.3 (Cr-77.5Nb)-B4C合金热暴露后的组织观察及室温性能测试

3.4添加B4C对Cr-77.5Nb合金热稳定性的影响讨论

3.5 小结

第四章 Nd2O3对Cr-77.5Nb两相NbCr2/Nb合金组织与性能的影响

4.1引言

4.2 (Cr-77.5Nb)-Nd2O3合金热暴露前的组织观察及室温性能测试

4.3 (Cr-77.5Nb)-0.125at.%Nd2O3合金热暴露后的组织观察及室温性能测试

4.4添加Nd2O3对Cr-77.5Nb合金热稳定性的影响讨论

4.5 小结

第五章 合金元素Mo对Cr-77.5Nb两相NbCr2/Nb合金组织与性能的影响

5.1 引言

5.2 (Cr-77.5Nb)-Mo合金热暴露前的组织观察及室温性能测试

5.3(Cr-77.5Nb)-Mo合金热暴露后的组织观察及室温性能测试

5.4添加Mo对Cr-77.5Nb合金热稳定性的影响讨论

5.5 小结

第六章 结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢