Ho 合金化、快凝工艺及强磁场处理对NiAl 基共晶合金组织和性能的影响
文献类型：学位论文
| 作者 | 盛立远 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-05-21 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 金属研究所 |
| 导师 | 叶恒强 |
| 关键词 | NiAl-Cr(Mo)共晶合金 微合金化 喷铸工艺 热等静压 强磁场 室温塑性 高温强度 |
| 其他题名 | Effects of Ho alloying addition, rapid solidification and strong magnetice field treatment on the microstructures and mechanical properties of NiAl-based eutectic alloys |
| 学位专业 | 材料物理与化学 |
| 中文摘要 | 金属间化合物NiAl由于具有密度低、导热性好、良好的抗高温氧化能力和较好的高温稳定性等优点，成为潜在的新一代高温结构材料，但是其严重的室温脆性和相对低的高温强度阻碍了NiAl及其合金的实际应用。定向凝固工艺制备出的NiAl-28Cr -6Mo共晶合金具有较高的室温断裂韧性和高温性能，使此合金成为有望实用化的合金之一，但其高温强度仍低于镍基高温合金。适量Hf的加入虽然可以进一步提高该合金的高温强度，然而存在于NiAl/Cr(Mo)相界和共晶胞界的Heusler相却明显地降低了该合金的室温断裂韧性和压缩塑性。从期望取得平衡的高温强度和室温力学性能的角度出发，本文开展了三方面的研究工作，首先研究了微量Ho对NiAl-28Cr-6Mo-0.15Hf共晶合金微观组织和力学性能的影响；其次采用快速凝固喷铸工艺制备了NiAl-28Cr-6Mo-0.15Hf-0.15Ho共晶合金，研究了快速凝固工艺对合金微观组织和力学性能的影响，以及热等静压处理对快速凝固合金微观组织和力学行为的影响；最后，研究了强磁场热处理工艺对NiAl-28Cr-6Mo-0.2Hf共晶合金组织和力学性能的影响及其机理。 少量Ho的添加细化了NiAl-28Cr-6Mo-0.15Hf共晶合金的层片间距和共晶胞尺寸；当Ho的添加量超过0.2 at.%时，合金胞界组织开始粗化；当Ho量达到1 at.%时，合金开始失去胞状共晶组织的特征。微量Ho的添加导致了Ni2Al3Ho相的析出，该相具有Hexagonal晶体结构，而且在[124]晶向上发现相内存在着显微孪晶缺陷。除了Ni2Al3Ho相外，在合金中还发现了Ni3.5Al1.5Ho相和Ho2O3氧化物颗粒，而且发现Ni3.5Al1.5Ho相和NiAl基体有着一定的晶体取向关系： 。适量Ho的添加能够进一步提高NiAl-Cr(Mo)-Hf合金的室温压缩性能和高温强度，但是Ho的添加并未有效的改善合金的断裂韧性。高温热处理和热等静压处理粗化了NiAl和Cr(Mo)析出颗粒，高温热处理促使了Ho2Hf2O7氧化颗粒的析出，而热等静压处理则细化了共晶胞界的强化相并促使Hf和Ho元素向共晶胞内扩散，并析出细小的Ni2AlHf和Ni2Al3Ho颗粒。 对喷铸工艺制备的NiAl-Cr(Mo)-Hf-Ho共晶合金的微观组织和力学性能的研究发现：相对于普通铸态合金，喷铸工艺制备的合金具有细化的共晶层片间距、共晶胞尺寸和共晶胞界区域，而且层片的细化比共晶胞的细化更显著；快速凝固的高过冷度扩展了NiAl-Cr(Mo)-Hf-Ho合金的伪共晶区，减少了初生NiAl 相，由于共晶胞界的细化，NiAl-Cr(Mo)-Hf-Ho共晶胞体积分数明显增加；快速凝固能使NiAl-Cr(Mo)-Hf-Ho合金各组成相发生明显的合金元素固溶度扩展。此外，共晶胞界的Ni2AlHf和Ni2Al3Ho相更加细小，分布也更加均匀。喷铸工艺使得合金的共晶胞界附近形成了Hf和Ho的固溶体相，其分别具有Cubic和Hexagonal晶体结构；此外在共晶胞间形成一种Cr7Ni3相，具有Tetragonal晶体结构，而且相内具有层错和显微孪晶缺陷。细化的微观组织、扩展的固溶度和增加的共晶体积分数是喷铸态NiAl-Cr(Mo)-Hf合金室温力学性能提高的主要原因。此外，Ni2AlHf和Ni2Al3Ho相的细化和均布以及共晶胞内的Hf、Ho固溶体相都对合金室温性能的改善有一定的帮助。尽管组织的细化对合金的高温强度不利，但是共晶胞界弥散分布的Ni2AlHf和Ni2Al3Ho强化相完全可以弥补这一不足。热等静压处理使得喷铸合金部分共晶组织发生了粗化，同时造成部分Ni2AlHf和Ni2Al3Ho相转变为Hf和Ho的固溶体相。此外，合金中NiAl和Cr (Mo)相中沉淀析出更多的颗粒，NiAl基体中也形成了大量的可动位错，这些微观组织的优化进一步改善了合金的室温塑性和高温强度。 强磁场处理加速了NiAl-Cr(Mo)-Hf共晶合金内部的元素扩散，细化了共晶胞界的Ni2AlHf相，并使得部分Ni2AlHf相转变为Hf固溶体相。此外，强磁场处理使得Cr(Mo)相和NiAl基体之间形成了一富Cr的NiAl过渡层，并促使一些细小Cr(Mo)层片开始发生颈缩及球化变化。较高温度的强磁场处理改变了共晶合金内部的组织状态，首先是部分共晶胞被粗大的Cr (Mo)相所代替，即使存留的共晶胞，其内部的Cr(Mo)层片也发生了颈缩及球化等变化，且粗化的Cr(Mo)层片呈现出沿磁场排列的趋势，部分Ni2AlHf相存在于NiAl晶内。强磁场处理显著提高了合金的室温压缩性能，特别是室温压缩应变。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-10 |
| 页码 | 121 |
| 源URL | [http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/17144]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 盛立远. Ho 合金化、快凝工艺及强磁场处理对NiAl 基共晶合金组织和性能的影响[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所. 2009. |
入库方式： OAI收割
来源：金属研究所
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