粉末冶金法制备的Nb-Ti-Si基超高温合金的组织和性能
发布时间：2021-09-01 20:15
Nb-Ti-Si基超高温合金具有低密度、高熔点、良好的高温强度和抗蠕变性能等一系列优点,因而在航空航天等领域呈现出重要的应用前景。然而,由于Nb-Ti-Si基超高温合金的熔点很高,采用传统熔炼工艺制备该合金时能耗较大,并且极易产生成分不均匀及污染,因而需要在超高真空下多次重熔才能获得成分相对均匀、纯净的合金,这导致合金的制备成本高、周期长,严重阻碍了该系列合金的实际应用。采用机械合金化的方法制备高质量粉末,然后对其热压烧结成形,可望制备出组织均匀及综合性能优良的Nb-Ti-Si基超高温合金。制备高质量的Nb-Ti-Si基超高温合金粉末是后续热压烧结的前提,然而到目前为止尚缺乏机械合金化工艺对Nb-Ti-Si基超高温合金粉末内部组织、成分变化及杂质含量等影响规律的系统研究。此外,有关热压烧结工艺对Nb-Ti-Si基超高温合金组织、相形成及其力学、高温抗氧化性能影响也有待深入研究。有鉴于此,本文以配料成分为Nb-（20,22）Ti-15Si-5Cr-3Hf-3Al（at.%）的Nb-Ti-Si基超高温合金为研究对象,以机械合金化及热压烧结为材料制备方法,系统研究了机械合金化工艺对合金粉末形...
【文章来源】：西北工业大学陕西省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
Nb-Si二元相图
磨速度下随球磨时间增加，粉末颗粒不断细化并圆化成近均匀；同时，由于晶粒细化和点阵应变的增加，Nb 的衍降低，但并未定量计算晶粒尺寸和点阵应变；Ti, Hf, Si 原，形成过饱和固溶体粉末；提高球磨速度使得机械合金化加细化并促进形成超饱和固溶体；增加球料比提高了粉末，机械合金化进程显著加快；酒精作为过程控制剂可以有化进程较慢，而使用硬脂酸作为过程控制剂时，混合粉末寸分布更均匀，机械合金化进程明显加快，但对球磨过程金粉末的机械合金化行为的影响并未进行研究。烧结过程结通常可分为烧结初期、中期和末期三个阶段。图 1-3 描阶段的典型致密化曲线。烧结初期，颗粒间形成颈缩，该有约 2~3%的密度提升。当烧结进入中期后，密度显著提相对密度；该阶段孔隙间互相连通。烧结末期孔隙由连通随着烧结进行，孔隙逐渐收缩，孔隙消失时，就实现了完
西北工业大学工学博士学位论文为晶格和晶界扩散系数，p 是烧结应力，a 是颗粒半径。主导下的致密化速率与颗粒尺寸的幂次方成反比，因此颗行得越快。与颗粒尺寸不同，致密化速率与晶格/晶界扩扩散系数与温度之间的阿累尼乌斯关系，因此随温度升高。的每一阶段往往并不是由单一因素所主导。烧结初期，塑作用，但扩散导致的烧结坯体几何结构变化一般也不可以变和扩散机制同时起作用，二者相对贡献的大小则与材料烧结温度和外加压力）以及烧结坯体几何拓扑结构密切相，影响烧结/致密化速率的因素主要有三点，即烧结温度寸。图 1-4 给出了这三种因素变化下烧结坯体相对密度随烧结温度 (T) 升高、烧结应力（外加压力 P）增大、颗粒速率提升。
【参考文献】：
期刊论文
[1]稀土Y对Nb-Ti-Si基超高温合金组织及抗氧化性能的影响[J]. 张昊,郭喜平,乔彦强. 材料热处理学报. 2016(01)
[2]放电等离子烧结制备Nb-Si-Ti-Al-Hf-Cr合金的显微组织及力学性能[J]. 赵东阳,刘伟,沙江波. 材料工程. 2015(10)
[3]Cr含量对Nb-Si基超高温合金组织和室温断裂韧性的影响[J]. 张松,郭喜平. 材料研究学报. 2015(09)
[4]Hf含量对Nb-Si基超高温合金组织的影响[J]. 张松,郭喜平. 稀有金属材料与工程. 2015(09)
[5]Zr含量对Nb-Ti-Si基超高温合金组织及抗氧化性能的影响[J]. 曾宇翔,郭喜平,乔彦强,聂仲毅. 金属学报. 2015(09)
[6]合金元素Hf,Sn,Ta,Zr,Dy和Ho对Nb-Nb5Si3合金组织和力学性能的影响[J]. 郭建亭,周兰章,田玉新,侯介山,李谷松. 金属学报. 2015(07)
[7]Nb-Si金属间化合物基超高温合金研究进展[J]. 贾丽娜,翁俊飞,沙江波,周春根,张虎. 中国材料进展. 2015(05)
[8]高温材料研究进展及其在航空发动机上的应用[J]. 刘巧沐,黄顺洲,刘佳,张乘齐,房人麟,裴会平. 燃气涡轮试验与研究. 2014(04)
[9]Nb-Si基高温合金定向凝固制备技术的研究进展[J]. 郭海生,郭喜平,赵鸿磊. 稀有金属材料与工程. 2014(04)
[10]球磨时间和热压温度对粉末冶金Nb-16Si-22Ti-2Al-2Hf-2Cr合金显微组织和室温力学性能的影响[J]. 符永明,刘伟,宗伟,沙江波. 稀有金属材料与工程. 2013(02)
博士论文
[1]Hf、B和Cr对Nb-Si基超高温合金组织和性能的影响[D]. 张松.西北工业大学 2016
[2]粉末冶金法制备Nb-Si难熔合金及其组织演变与性能研究[D]. 王晓丽.哈尔滨工业大学 2011
硕士论文
[1]Nb-Si基共晶自生复合材料的定向凝固组织特征及性能[D]. 高丽梅.西北工业大学 2005
本文编号：3377620
【文章来源】：西北工业大学陕西省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
Nb-Si二元相图
磨速度下随球磨时间增加，粉末颗粒不断细化并圆化成近均匀；同时，由于晶粒细化和点阵应变的增加，Nb 的衍降低，但并未定量计算晶粒尺寸和点阵应变；Ti, Hf, Si 原，形成过饱和固溶体粉末；提高球磨速度使得机械合金化加细化并促进形成超饱和固溶体；增加球料比提高了粉末，机械合金化进程显著加快；酒精作为过程控制剂可以有化进程较慢，而使用硬脂酸作为过程控制剂时，混合粉末寸分布更均匀，机械合金化进程明显加快，但对球磨过程金粉末的机械合金化行为的影响并未进行研究。烧结过程结通常可分为烧结初期、中期和末期三个阶段。图 1-3 描阶段的典型致密化曲线。烧结初期，颗粒间形成颈缩，该有约 2~3%的密度提升。当烧结进入中期后，密度显著提相对密度；该阶段孔隙间互相连通。烧结末期孔隙由连通随着烧结进行，孔隙逐渐收缩，孔隙消失时，就实现了完
西北工业大学工学博士学位论文为晶格和晶界扩散系数，p 是烧结应力，a 是颗粒半径。主导下的致密化速率与颗粒尺寸的幂次方成反比，因此颗行得越快。与颗粒尺寸不同，致密化速率与晶格/晶界扩扩散系数与温度之间的阿累尼乌斯关系，因此随温度升高。的每一阶段往往并不是由单一因素所主导。烧结初期，塑作用，但扩散导致的烧结坯体几何结构变化一般也不可以变和扩散机制同时起作用，二者相对贡献的大小则与材料烧结温度和外加压力）以及烧结坯体几何拓扑结构密切相，影响烧结/致密化速率的因素主要有三点，即烧结温度寸。图 1-4 给出了这三种因素变化下烧结坯体相对密度随烧结温度 (T) 升高、烧结应力（外加压力 P）增大、颗粒速率提升。
【参考文献】：
期刊论文
[1]稀土Y对Nb-Ti-Si基超高温合金组织及抗氧化性能的影响[J]. 张昊,郭喜平,乔彦强. 材料热处理学报. 2016(01)
[2]放电等离子烧结制备Nb-Si-Ti-Al-Hf-Cr合金的显微组织及力学性能[J]. 赵东阳,刘伟,沙江波. 材料工程. 2015(10)
[3]Cr含量对Nb-Si基超高温合金组织和室温断裂韧性的影响[J]. 张松,郭喜平. 材料研究学报. 2015(09)
[4]Hf含量对Nb-Si基超高温合金组织的影响[J]. 张松,郭喜平. 稀有金属材料与工程. 2015(09)
[5]Zr含量对Nb-Ti-Si基超高温合金组织及抗氧化性能的影响[J]. 曾宇翔,郭喜平,乔彦强,聂仲毅. 金属学报. 2015(09)
[6]合金元素Hf,Sn,Ta,Zr,Dy和Ho对Nb-Nb5Si3合金组织和力学性能的影响[J]. 郭建亭,周兰章,田玉新,侯介山,李谷松. 金属学报. 2015(07)
[7]Nb-Si金属间化合物基超高温合金研究进展[J]. 贾丽娜,翁俊飞,沙江波,周春根,张虎. 中国材料进展. 2015(05)
[8]高温材料研究进展及其在航空发动机上的应用[J]. 刘巧沐,黄顺洲,刘佳,张乘齐,房人麟,裴会平. 燃气涡轮试验与研究. 2014(04)
[9]Nb-Si基高温合金定向凝固制备技术的研究进展[J]. 郭海生,郭喜平,赵鸿磊. 稀有金属材料与工程. 2014(04)
[10]球磨时间和热压温度对粉末冶金Nb-16Si-22Ti-2Al-2Hf-2Cr合金显微组织和室温力学性能的影响[J]. 符永明,刘伟,宗伟,沙江波. 稀有金属材料与工程. 2013(02)
博士论文
[1]Hf、B和Cr对Nb-Si基超高温合金组织和性能的影响[D]. 张松.西北工业大学 2016
[2]粉末冶金法制备Nb-Si难熔合金及其组织演变与性能研究[D]. 王晓丽.哈尔滨工业大学 2011
硕士论文
[1]Nb-Si基共晶自生复合材料的定向凝固组织特征及性能[D]. 高丽梅.西北工业大学 2005
本文编号：3377620
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