新型NbMoCrTiAl-1Si-xB(x=0、1)难熔高熵合金的微观组织及高温氧化行为研究

目的进一步改善新型低密度难熔高熵合金NbMoCrTiAl-1Si的高温氧化能力。方法采用非自耗真空电弧熔炼技术配合水冷铜模制备了NbMoCrTiAl-1Si-xB(x=0、1)合金,于1173 K下,在TGA/DSC1型热重及同步热分析仪上进行了48 h高温氧化试验,通过XRD、SEM及EDS分析了该合金的组织结构和高温氧化机制。结果铸态NbMoCrTiAl-1Si-xB(x=0、1)合金具有典型的枝晶状组织,1%B元素的添加不会改变合金枝晶的组织结构,但会使枝晶间组织形态由黑色纳米颗粒状转变为亮白色短棒状。NbMoCrTiAl-1Si合金的氧化过程由初期线性快速氧化阶段和后期抛物线慢速氧化阶段组成,氧化总增重为1.064 mg/cm^2,而NbMoCrTiAl-1Si-1B合金氧化过程则可分为具有两个不同氧化速率常数的抛物线氧化阶段,氧化总增重约为NbMoCrTiAl-1Si合金氧化总增重的1/2。经48 h高温氧化后,NbMoCrTiAl-1Si合金表面氧化膜凹凸不平,枝晶间发生了明显的内氧化现象,形成了枝晶内以片状和针状刚玉结构的Al2O3为主,枝晶间以团簇状金红石结构的TiO2为主的氧化膜,NbMoCrTiAl-1Si-1B合金表面氧化膜相对平坦,整个试样表面覆盖了一层由Al2O3、TiO2和Ti0.4Al0.3Nb0.3O2等组成的连续、致密的氧化膜。结论1%B元素的添加会促进NbMoCrTiAl-1Si-1B合金表面Al2O3和TiO2等致密氧化物的形成,抑制合金内氧化进程,显著提高合金抗高温氧化能力。

机械合金化和放电等离子烧结制备NbMoCrTiAl高熵合金

研究了球磨转速、球料比和球磨时间对NbMoCrTiAl高熵合金粉末的物相、微观形貌及粒度的影响,探讨了不同温度下放电等离子烧结制备NbMoCrTiAl高熵合金微观组织和硬度的变化规律。结果表明:在转速300 r/min和球料比10∶1条件下,球磨60 h粉末只达到部分合金化;在转速300 r/min和球磨50 h时,球料比要达到12∶1才能实现粉末完全合金化;在球料比10∶1和球磨50 h条件下,球磨转速要高于400 r/min才能获得单一BCC固溶体高熵合金。NbMoCrTiAl粉末在高能球磨中元素发生合金化的先后顺序为Al→Ti→Cr→Nb→Mo。NbMoCrTiAl高熵合金粉末在放电等离子烧结(SPS)时发生了第二相析出和溶解转变。随着烧结温度的升高(1 400～1 600℃),第二相的数量减少及其尺寸增大,导致了合金硬度的降低。