合金元素Al对Laves相NbCr2显微组织及断裂韧性的影响

采用机械合金化+热压烧结的工艺路线制备Laves相NbCr2合金,研究合金元素Al对其显微组织、力学性能,特别是韧化效果的影响。结果表明:合金元素Al主要占据了Laves相NbCr2金属间化合物中Cr原子的晶格位置。添加合金元素Al的Laves相NbCr2合金较未合金化的NbCr2硬度有所提高;当Al含量达到12at%时,断裂韧性要高于未合金化的NbCr2合金,达到了6.8MPam,远远高于熔铸合金的断裂韧性(1.2MPam)。

超细晶Laves相NbCr2颗粒增强Nb基复合材料的制备及其组织性能研究

采用机械合金化+热压工艺制备了Laves相NbCr2增强的Nb基复合材料。研究了Nb-22.5Cr配比成分的Nb,Cr元素粉经MA30h后在1250℃分别热压10min,20min和30min所获得的Nb/NbCr2复合材料的组织和性能。结果表明:三种热压时间均可制备出组织均匀,致密度高的Nb/NbCr2复合材料,体积分数约为30%的近等轴状的Laves相NbCr2颗粒弥散分布于Nb固溶体基体中。热压20min的试样具有最佳的组织和性能,其Laves相NbCr2的晶粒尺寸达到亚微米级,致密度达到99.2%,维氏硬度为9.41GPa,屈服强度为2950 MPa,抗压强度为3345 MPa,塑性应变达到了7.01%,充分实现了Laves相NbCr2颗粒强化和细晶强韧化的效果。

Laves相金属间化合物NbCr2的合金化研究进展

综述了Laves相NbCr2的合金化增韧机理,评述了各种合金化元素对Laves相NbCr2合金相稳定性、组织和力学性能的影响,指出了存在的问题及发展趋势。

热压烧结对Laves相NbCr2合金组织及高温氧化行为的影响

研究了不同热压温度和时间对Cr-33at%Nb合金显微组织及氧化行为的影响,并用SEM和X射线衍射对合金组织及氧化产物进行了分析。结果表明,热压温度升高有利于组织致密,保压时间延长有利于Laves相NbCr2热反应合成。不同热压条件制备的Cr-Nb合金在1200℃的氧化动力学均近似符合抛物线规律,氧化膜均由两部分组成,外层为Cr2O3,内层为CrNbO4。随着热压温度的升高,合金氧化速率减小;保压时间由15min延长到80min时,合金氧化速率逐渐减小,但当达到120min时,氧化速率又有所提高。

Mo对NbCr2/Nb合金组织及性能影响

采用机械合金化+热压工艺制备了NbCr2/Nb-XMo (X=0,2.5,5.0,7.5,10, at%)合金,研究了合金元素Mo对NbCr2/Nb合金组织及性能的影响。结果表明:合金元素Mo主要存在于Nb基体中,对合金的物相不产生明显影响,合金仍由Nb固溶体和NbCr2组成;Mo的添加使得NbCr2/Nb的相界面处应力增加,导致NbCr2颗粒中的层错/孪晶的密度增加,并促进了Nb基体中位错的运动,从而使得NbCr2/Nb合金在保持高强度的同时,具有良好的塑性和韧性。

NbCr2/Nb合金高温力学行为

在800~1200℃的变形温度,0.001~0.1 s-1的应变速率条件下对通过机械合金化+热压工艺制备的成分为Nb-22.5Cr的NbCr2/Nb合金进行了高温压缩试验,研究了合金的高温力学行为,并通过透射电子显微镜观察分析了合金的变形机制。结果表明:NbCr2/Nb合金的峰值强度随着变形温度的升高,应变速率的降低而下降。基体Nb的变形机制主要为位错的滑移;而NbCr2的变形机制是通过层错、孪晶、不全位错等方式进行。

机械合金化Laves相NbCr2粉末的热力学分析

研究了原子配比为1：2的Nb、Cr混合粉末的机械合金化过程，用X射线衍射分析了球磨粉末的物相组成。结果表明，球磨过程粉末的变化为先形成Nb（Cr）的过饱和固溶体，然后逐步形成非晶，进一步球磨，发生非晶的晶化。利用Miedema半经验模型理论，计算了合金呈有序金属间化合物、固溶体和非晶态的形成自由能，热力学计算结果与试验结果吻合。

Laves相NbCr2金属间化合物的缺陷结构及其韧化效应

缺陷结构对合金的性能有着重要影响。采用机械合金化＋热压粉末冶金工艺制备了Laves相NbCr2合金试样，应用X射线和密度测量法研究在Laves相固溶度范围内（即Cr含量为61～69（原子数分数，％））NbCr2金属间化合物的缺陷结构。结果表明，当Laves相NbCr2的成分偏离化学计量比33．3Nb-66．7Cr（原子数分数，％）时，合金中存在着反位置缺陷；与其他结构的金属间化合物不同，NbCr2的显微硬度在化学计量处取得最大值9．41kN·mm^-2，断裂韧性在化学计量比处最小为5．55MPam^1／2；随成分偏离化学计量比，NbCr2的脆性度逐渐降低，缺陷的存在对NbCr2具有韧化作用。对Laves相NbCr2金属间化合物中的缺陷结构与其力学性能的关系进行了分析。

合金元素对Laves相NbCr2化合物的掺杂效应研究

综述了合金元素对Laves相NbCr2的晶体结构、点缺陷、相稳定性等物理冶金特性以及硬度、强度、力学行为等力学性能的影响，介绍了微量合金元素所产生的掺杂效应，并就目前研究进展中的不足以及该研究领域的发展方向提出了一些看法。

Nd2O3对NbCr2/Nb合金组织及性能的影响

采用机械合金化+热压制备了不同Nd2O3摩尔分数的NbCr2/Nb两相合金,研究了Nd2O3含量对合金组织及性能的影响。结果表明,Nd2O3的添加对合金的物相影响不明显;适量Nd2O3可有效改善合金的室温塑性、韧性,并提高其室温压缩强度,但当Nd2O3含量超过0.125%时,合金的室温性能下降,Nd2O3含量为0.125%的合金室温压缩强度和塑性分别为3 193 MPa和13.0%,相较于未添加Nd2O3的NbCr22.5合金提高了15.9%和137.2%。

高温退火对Laves相NbCr_2合金性能的影响

对机械合金化+热压制备的Laves相NbCr2合金分别在800℃、1 000℃、1 200℃下进行了30h、50h、100h的真空高温退火试验,研究了高温退火对其性能的影响。结果表明:随着退火温度的升高,NbCr2合金的相对密度逐渐增高;随着退火时间的延长,NbCr2合金的相对密度出现先升后平稳的变化趋势,1 200℃退火100h后,合金的相对密度由退火前的95.75%升高至97.4%;随着退火温度的升高,时间的延长,NbCr2合金的维氏硬度、断裂韧度呈下降的变化趋势,经800℃、1 000℃、1 200℃退火100h后,合金的维氏硬度分别从退火前的8.36GPa下降为7.10GPa、7.03GPa、6.68GPa,断裂韧度则下降为4.10MPa·m1/2、3.73 MPa·m1/2、3.11MPa·m1/2。由于典型的拓扑密排结构,导致NbCr2合金脆性较大,室温压缩试验无明显塑性变形出现;抗压强度随着退火温度的升高、时间的延长明显下降,经800℃、1 000℃、1 200℃退火100h后,合金的抗压强度分别从退火前的1 826MPa下降为1 150 MPa、1 136 MPa、717MPa。

Laves相NbCr_2室温脆性的研究进展

对Laves相NbCr2及其室温脆性的研究进展进行了综合评述,着重介绍了Laves相NbCr2室温致脆的机理及提高其韧性的几种方法,包括细化晶粒、合金化和第二相增韧等,并就目前研究进展中的不足以及今后发展方向提出了一些看法。

机械合金化-热压制备Nb/NbCr_2复合材料的组织与性能

采用机械合金化与热压工艺制备以Nb固溶体为软第二相的Laves相Nb/NbCr2复合材料。研究不同成分的Nb、Cr元素粉经20 h球磨后在1 250℃,0.5 h热压工艺下所获得的Nb/NbCr2复合材料的组织和性能。结果表明:随着偏离Laves相化学配比的Nb含量的增大,材料的致密度、抗压强度、塑性应变均增加,而维氏硬度减小。Laves相含量为29%的Cr-77.5Nb合金的组织均匀,Nb固溶体与Laves相间隔分布,晶粒尺寸达到亚微米级,屈服强度为2 790 MPa,抗压强度为3 174 MPa,塑性应变达到5.44%,充分实现了细晶和软第二相综合增韧的效果。

热暴露对Nb/NbCr_2合金组织及性能的影响

采用机械合金化+热压工艺制备了成分为Cr-77.5at.%Nb的Nb/NbCr2合金。分别在800,1000,1200℃对其进行10,30,50,100h的真空热暴露实验,研究热暴露对合金组织及性能的影响。结果表明,随着热暴露温度升高和时间延长,Nb/NbCr2合金的相对密度略有增加,1200℃热暴露100h后,合金的相对密度由热暴露前的99.1%增大至99.6%。合金在整个热暴露过程中没有明显的物相变化。合金的维氏硬度随着热暴露时间的延长呈现先升后降的变化趋势;随着热暴露温度升高和时间延长,合金的断裂韧度逐渐下降;合金的室温抗压强度和塑性应变随热暴露时间的延长逐渐增大,屈服强度随热暴露时间延长先增后降。

Laves相NbCr_2高温抗氧化性研究的进展

Laves相NbCr2的高温抗氧化性能限制了其作为高温结构材料在1200℃以上的应用进程.本文对Laves相NbCr2高温抗氧化性的研究进展进行了综合评述,着重介绍了Laves相NbCr2高温抗氧化性的影响因素及提高其抗氧化性的几种方法,包括合金化、稀土元素效应及防护涂层等,并就目前研究进展中的不足以及今后发展方向提出了一些看法.

过渡金属元素在NbCr_2 Laves相中晶格占位的第一性原理计算

采用全势线性缀加平面波方法和广义梯度近似对过渡金属元素V,Ti和W在C15结构的NbCr_2 Laves相中的晶格占位进行了研究．计算结果表明,过渡族元素V,Ti和W在NbCr_2中的晶格占位不尽相同．V优先占据NbCr_2中Cr的晶格位置,W占据Cr的晶格位置的倾向很弱,而Ti优先占据Nb的晶格位置；生成热计算结果表明,当V占据NbCr_2中Cr的晶格位置和Ti占据Nb的晶格位置时,可以使NbCr_2 Laves相更加稳定．结合电子结构计算结果对上述占位特性进行了讨论．

机械合金化+热压制备Laves相NbCr_2合金及其组织性能研究

采用机械合金化+热压工艺路线来制备化学配比成分的单相Laves相NbCr2合金。研究了Cr,Nb元素粉经20h球磨后在1200℃,1250℃和1300℃不同时间热压所获得的Laves相NbCr2合金的组织和性能。结果表明:1250℃×0.5h热压获得的Laves相NbCr2合金组织均匀,晶粒尺寸达到微/纳米级,致密度达到97.1%,室温断裂韧性高于5.07MPa.m1/2。与熔铸工艺制备的单相Laves相NbCr2合金的断裂韧性1.50MPa.m1/2相比,所制备的单相Laves相NbCr2合金的室温断裂韧性大大提高,充分实现了细晶韧化的效果。

稀土元素钇对Laves相NbCr_2合金在1100℃氧化行为的影响

采用机械合金化及热压烧结工艺制备了掺杂0.07%～1.35%(质量分数)稀土元素钇的Laves相NbCr_2合金,研究了钇含量对NbCr_2合金在1 100℃氧化行为的影响,并探讨了其作用机制。结果表明:只有添加适量的钇(0.07%～0.14%)才能降低NbCr_2合金的氧化速率,提高NbCr_2合金的抗氧化性能;NbCr_2合金高温抗氧化性能的提高,主要是由于稀土元素钇增强了氧化膜与基体的结合性能。

Laves相NbCr_2金属间化合物的缺陷结构及其韧化效应

采用机械合金化和热压粉末冶金工艺制备Laves相NbCr2合金试样,应用X射线和密度测量法研究在Laves相固溶度范围内(即Cr含量为61%～69%(摩尔分数))NbCr2金属间化合物的缺陷结构,并对Laves相NbCr2金属间化合物中的缺陷结构与其力学性能的关系进行分析。结果表明:当Laves相NbCr2成分偏离化学计量比为33.3%Nb～66.7%Cr时,合金中存在反位置缺陷;与其它结构的金属间化合物不同,NbCr2的显微硬度在化学计量处取得最大值9.41kN/mm2,断裂韧性在化学计量比处最小为5.55MPa.m1/2;随成分偏离化学计量比,NbCr2脆性度逐渐降低,缺陷的存在对NbCr2具有韧化作用。

Laves相NbCr_2合金粉末包套锻造的数值模拟

对Laves相NbCr_2合金粉末包套锻造过程进行了数值模拟,研究了其在锻造温度800～1200℃内的应力、应变及密度的变化规律,并分析了不同温度对它们的影响。结果表明,锻件的等效应力在整个镦粗过程中分布的不均匀,始锻温度对Laves相NbCr_2合金中间部位的应力影响更加明显;锻件的应变分布有明显变化,增大始锻温度可以使Laves相NbCr_2合金坯料的变形均匀性提高;锻件能够较好地完成致密化过程,锻造结束时平均相对密度,接近于1,始锻温度上升有利于密度的分布更加均匀。