新型铌-硅基共晶自生复合材料的研究进展

综述了作为一种新型超高温金属结构材料的铌-硅基共晶自生复合材料的研究进展,讨论了该材料的成分设计特点,介绍了该材料密度低、承温能力高、室温断裂韧性好、高温强度高和高温持久寿命长等性能优势。

热处理对铌硅基共晶自生复合材料组织的影响

采用真空自耗电弧熔炼法制备了母合金锭,分别在1400、1450、1500和1550℃下保温24h进行了热处理。采用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪对组织进行了观察和分析。结果表明:热处理后的组织仍然由(Nb,Ti)ss和(Nb,Ti)5Si3相组成。随着热处理温度的升高,大块六边形和板条状硅化物逐渐融解破碎成细小硅化物;共晶团中的片状(Nb,Ti)5Si3也逐渐球化和细化。经1450℃,24h热处理后,球化成颗粒状(Nb,Ti)5Si3的平均粒径最小,约为5μm。经1500℃,24h热处理后,组织有轻微的粗化现象,并且有孔洞出现。热处理后,颗粒状(Nb,Ti)5Si3中的Ti含量增加,而Nb含量减少。1450℃,24h是比较合适的热处理工艺。

凝固速率对铌基共晶自生复合材料定向凝固组织的影响

铌基共晶自生复合材料(NBISC)经真空自耗电弧熔炼成母合金锭,采用高温度梯度的电子束区熔装置制备定向凝固的试样,分析其组织特征。结果表明:Nb基固溶体(Nbss)相、(Nb,Ti)3Si相和(Nb,Ti)5Si3相为NBISC材料的主要组成相;在电子束区熔条件下,随着电子枪移动速率的提高,NBISC材料共晶组织变细,组织中片层状的共晶团增多,块状或板条状的(Nb,Ti)3Si/(Nb,Ti)5Si3相尺度减小、数量增多,组织趋于规则、分布更均匀,组织的定向性增强,定向效果显著。

激光熔覆多层Nb-Si-Ti显微组织

采用基于多层激光熔覆的激光快速成形方法,通过优化激光扫描过程参数,调整不同成分元素粉末来进行铌硅基自生复合材料的显微组织和成分设计研究.采用Nd:YAG激光器扫描预置在Ti-6Al-4V基材上成分为Nb-18Si-24Ti(原子分数)混合粉末,获得所需激光熔覆层.优化出工艺参数为激光脉冲电流225A,扫描速度3.0 mm/s,激光脉冲频率15 Hz,激光脉冲宽度3.0 ms,离焦量15 mm,并在优化参数下制备出了4层多道样品.分别采用OM,SEM及XRD对预置法制备出的多层沉积层的显微组织及相结构进行分析,结果显示在多层沉积层中获得了铌硅固溶体Nbss,硅化物Nb5Si3和Nb3Si等相,随着沉积层数的增加,Nb,Si含量逐渐增加,显微组织由接近于基体的细小枝晶转变为在最顶层的深色岛状Nb5Si3,灰色条状或岛状Nb3Si及白色Nbss.