Mo-Nb合金单晶的高温力学性能

研究了晶向为<111>Mo-Nb合金单晶的高温力学性能。实验结果表明,随着少量溶质原子Nb的加入,Mo-Nb合金单晶的高温强度获得了明显的提高。在1873K和Nb含量在0～6%范围内时(文中合金元素Nb含量均为质量百分比,下同),Nb含量每增大1%,材料的高温屈服强度就增加约16～25MPa,当Nb含量在0～3%范围内时,随着Nb含量的增加,塑性急剧下降,而在3%～6%范围内时其下降幅度趋于平缓;同时,随着Nb浓度的增大,更多的Nb溶质原子增大了原子间扩散阻力,使材料高温稳态蠕变率减小,大大提高了材料的高温抗蠕变性能;在1773K/10MPa时Mo-Nb合金单晶的稳态蠕变率较纯Mo单晶的降低了3～4个数量级,分析认为其蠕变机制为扩散蠕变。

Mo-Nb合金单晶的显微组织

通过金相(OM)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)等方法,研究了Mo-Nb合金单晶棒材的显微组织。结果表明,电子束悬浮区域熔炼法生长的Mo-Nb合金单晶内部存在丰富的亚晶组织,且随着单晶生长速度增大,单晶内部亚晶尺寸减小。同时,晶体内部出现生长纹线。而Nb元素的偏析度随着单晶生长速度的增大而增大。随着合金元素Nb含量增加,单晶内部亚晶尺寸减小。经过高温真空退火后,单晶内部亚晶尺寸发生改变。

铌含量对Mo-Nb合金单晶高温抗内压蠕变性能的影响

采用内部气体介质对管状样品施加双向载荷对铌含量分别为3%及6%(质量分数,下同)的国产Mo-Nb合金单晶的抗内压蠕变性能进行研究。结果表明,随着溶质原子铌含量的增加,Mo-Nb合金单晶的抗内压蠕变性能增强,稳态蠕变速率及对应力的敏感性降低。随着铌含量的增加,铌的固溶强化作用明显增强,在Mo-Nb合金单晶中形成了更多的位错多边结构使得富铌析出物形状发生变化。这些因素都使得钼基体原子的扩散受到更加明显的阻碍,Mo-Nb合金单晶高温抗内压蠕变性能更加优越。

Mo-3Nb合金单晶的蠕变性能

研究了电子束悬浮区域熔炼法制备的晶向为<111>的Mo-3Nb(质量百分数,下同)合金单晶在高温/低应力环境中的蠕变性能及其蠕变机理。结果表明,Mo-Nb合金单晶中,溶质原子Nb的添加增大了原子间扩散阻力,使材料高温稳态蠕变率减小,大大提高了材料的高温抗蠕变性能;在1500℃,10MPa时,Mo-3Nb合金单晶的稳态蠕变率较纯Mo单晶降低了3个数量级,且其蠕变机理为扩散蠕变。