Pt基固溶体型高温合金的理论设计与实验研究

摘要

基于材料基因工程理念,采用第一性原理计算的方法,系统地研究了稀土和难熔金属对铂基固溶体晶格常数、弹性模量和硬度的影响,并对合金元素的固溶强化效果进行了预测。基于理论计算结果,通过实验研究了稀土和难熔金属对铂基固溶体硬度、强度以及高温蠕变性能的影响。结果表明:Pt基稀固溶体的混合焓为负,说明合金元素都能固溶进Pt基体;随着合金元素原子半径的增大,弹性模量逐渐降低,硬度先增加后降低,其中稀土元素对Pt具有较强的固溶强化效果;1400℃时,添加难熔金属的合金抗蠕变性能好于添加稀土的合金,其中Pt-Re-Os的蠕变断裂时间最长(2.72 h);Pt-Y和Pt-La的计算硬度分别为1.91和1.11 GPa,实验硬度分别为2.10和1.30 GPa左右,计算结果与实验结果相吻合,计算对加速实验进程有重要的指导作用。