Nb521铌钨合金组织性能及其应用研究

对我国新研制的Nb521铌钨合金的室温及高温性能进行了研究,并对相应的微观组织进行了分析,并结合其在液体火箭发动机推力室身部的应用情况。结果表明:该铌钨合金具有优异的工艺性能及高温性能,可满足发动机对材料性能的使用要求。

异种厚度Nb521铌钨合金激光焊接工艺

为了给Nb521铌钨合金大型薄壁结构件的工程化应用提供参考,积累Nb521铌钨合金激光对接焊缝的基础数据,通过预置装配错边和装配间隙,开展了异种厚度Nb521铌钨合金的激光焊接工艺试验,研究了装配条件对铌钨合金激光焊接头的焊缝成形、微观组织及力学性能的影响。结果表明,Nb521铌钨合金具备良好的激光焊接工艺性;1.0 mm+1.5 mm厚Nb521铌钨合金激光对接焊缝允许的最大装配错边和最大装配间隙均为0.3 mm,即不超过较薄母材厚度的30%;Nb521铌钨合金激光焊缝金相组织为典型的铸态组织,两侧柱状晶通过联生结晶方式向焊缝中心相对生长,热影响区宽度为0.3~0.4 mm;装配错边和装配间隙对焊缝微观组织的影响较小;当装配错边和装配间隙不超过允许的最大值,均可获得均匀美观的双面焊缝成形;接头具备良好的综合力学性能,拉伸试样断裂于母材,为典型的韧性断裂特征。

铌钨合金表面(W,Mo,Ti,Cr)Si_(2)/NbSi_(2)复合涂层的制备与抗氧化性能

为了提高铌钨合金Nb521的高温抗氧化性能,采用料浆熔烧+包埋渗硅的复合工艺制备了(W,Mo,Ti,Cr)Si_(2)/NbSi_(2)复合涂层,研究助烧剂Si含量对涂层组织结构的影响,考察涂层在1350℃下的静态抗氧化和抗热震性能。结果表明:料浆熔烧W-Mo-Ti-Cr多元合金层时,其组织结构随着助烧剂Si含量的增加呈先致密后疏松的变化趋势,较适宜的Si含量为30%左右(质量分数);再经包埋渗硅后涂层组织进一步致密化,结构分为(W,Mo,Ti,Cr)Si_(2)外层和NbSi_(2)内层。涂层在1350℃下的静态氧化动力学符合抛物线规律,氧化20 h后表面生成了致密的SiO_(2)保护膜。涂层经1350℃-室温热震64次后未发生明显失效,氧化膜完整地黏附在涂层表面,涂层内部出现的热应力裂纹被SiO_(2)有效填充。

铌基大型航天发动机喷管涂层制备

Nb521铌基合金在1600℃下的高温强度是C103合金的3倍左右,并且具有很好的旋压、焊接等加工性能,是最理想的旋压大型发动机喷管的铌基合金材料,旋压尺寸可达到Φ850×1300mm,喷管的涂层体系主要是硅系,制备工艺采用冷喷后两次高温熔烧,制备的涂层在1700℃下的静态抗氧化寿命可达到40h以上,在1800℃下的静态抗氧化寿命在8h左右,在1600℃至室温的热震性能可达到2000次以上,并且通过了地面以及高空试车。