多元Nb-Si基合金显微组织及力学性能研究

发布时间：2024-01-21 11:29

　　发动机作为航空航天工业皇冠上的“明珠”,需要更高温的结构材料作为其发展的支撑。Nb-Si基原位自生复合材料具有相对较高的熔点(>1750℃),较低的密度(7.2 g/cm³),较好的室温及高温等综合力学性能特点,引起了国内外学者广泛的关注和研究。但是Nb-Si基合金室温断裂韧性较差,限制了其作为工程材料的应用。本文通过真空非自耗电弧熔炼的方法研究了Zr、Ta、B、Mg等元素对Nb-Si基合金微观组织与力学性能的影响,分析了合金化元素对Nb-Si基合金相组成的影响;阐明了微观组织对Nb-Si基合金力学性能与裂纹扩展行为的相关性。研究发现,Nb-16Si为亚共晶合金,初生相Nbss的体积占比为15.87%,长径比为2.61,中值直径18.94μm,Zr元素使Nb-Si合金的共晶点右移,能促进初生Nbss相析出,体积占比由15.87%增加到32.72%(4 at.%Zr)。初生Nbss相随Zr元素含量的增加由长条状转变为椭圆状。4 at.%的Zr元素促进合金发生惰性共析反应并形成中间亚稳相Nb₃Si,生成少量的α-(Nb,Zr)_5<...

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 Nb-Si合金特点
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 合金化对Nb-Si基合金显微组织形貌的影响
        1.3.2 合金化对Nb-Si基合金力学性能的影响
    1.4 本文研究的主要研究内容
第2章 实验材料及实验方法
    2.1 实验材料
    2.2 纽扣锭试样制备
        2.2.1 合金配备
        2.2.2 纽扣锭熔炼
    2.3 实验方法
        2.3.1 X射线物相分析(XRD)
        2.3.2 扫描电镜组织分析
        2.3.3 微观组织图像分析
        2.3.4 室温压缩性能测试
        2.3.5 室温断裂韧性测试
        2.3.6 显微维氏硬度测试
第3章 合金化对Nb-Si基合金组织的影响
    3.1 引言
    3.2 Zr元素对Nb-16Si合金微观组织的影响
    3.3 Zr元素对Nb-16Si合金微观组织定量分析
    3.4 Ta元素对Nb-16Si基合金微观组织的影响
    3.5 B、Mg元素对Nb-16Si基合金微观组织的影响
    3.6 本章小结
第4章 合金化对Nb-Si基合金力学性能的影响
    4.1 引言
    4.2 Zr元素对Nb-16Si合金力学性能的影响
        4.2.1 Zr元素对Nb-16Si合金室温断裂韧性的影响
        4.2.2 Zr元素对Nb-16Si合金室温压缩性能的影响
    4.3 Ta元素对Nb-16Si基合金力学性能的影响
        4.3.1 Ta元素对Nb-16Si基合金室温断裂韧性的影响
        4.3.2 Ta元素对Nb-16Si基合金室温压缩性能的影响
    4.4 B、Mg元素对Nb-16Si基合金力学性能的影响
        4.4.1 B、Mg元素对Nb-16Si基合金室温断裂韧性的影响
        4.4.2 B、Mg元素对Nb-16Si基合金室温压缩性能的影响
    4.5 Zr、Ta、B、Mg元素对Nb-16Si基合金显微硬度的影响
    4.6 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3881900