nbcr系多元合金的微观组织及性能研究

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1、西北工业大学硕士学位论文摘要本文设计了Nb—Cr-Ti．Hf-B．Y的多元合金，采用真空非自耗电弧熔炼然后真空自耗电弧熔炼的方法制备了母合金锭。在超高温高真空热处理炉上对母合金材料进行了1250℃，1350℃和1450℃的高温热处理。对比分析了电弧熔炼态和不同工艺热处理后的组织特征，研究了热处理温度对Nb-Cr系多元合金组织的影响规律。通过力学性能测试，探讨了高温热处理对该合金室温拉伸性能和断裂韧性的影响。在高温拉伸氧化炉上对热处理后的试样进行了高温氧化实验，分析了该材料的氧化组织及氧化动力学。x射线衍射分析表明，Nb-Cr系多元合金电弧熔炼态组织由树枝状的Nbss和L

2、aves相Cr2(Wo，Ti，Hf)组成，Cr：(Nb，Ti，HI)均匀分布在Nbss的树枝晶之间。高温热处理后没有新相出现，但组织细化很明显。Nbss树枝晶几乎全部转变为等轴晶，Cr2(Nb，Ti，Hi)fl{网状变为分离的块状和棒状，边界趋于圆润，并且在Nbss基体中析出了细小的二次Cr2(Nb，Ti，Hi)针状颗粒。随着热处理温度的提高，组织组成相中Nb基固溶体含量逐渐减少，而Cr化物相含量则相应增加，特别是在Nbss中析出的二次细小弥散的cr化物相的含量增加，尺度变大。对电弧熔炼态和经1450℃／24h+1000℃／24h热处理后的试样进行了室温拉伸和断裂韧性测

3、试。结果表明，电弧熔炼态试样的室温断裂机制为解理断裂，而热处理后其断裂机制变为准解理断裂方式，断口形貌有从电弧熔炼态的河流花样、扇形花样和舌状花样等向热处理后的花瓣状形貌转变的趋势。经过1450℃／24h+1000℃／24h热处理以后，该材料的室温断裂韧性l(o值明显提高，达到14．16MPamm。在950℃氧化时，Nb．Cr系多元合金的外氧化膜厚度随着氧化时间的延长而增加。其氧化产物有CrNb04、Hf02、Ti02、CrNbll059和Ti2Nbl0029。外氧化膜比较疏松，氧化组织也较粗大，并呈柱状晶形貌贯穿整个外氧化膜，柱状晶的方向基本垂直于外氧化膜与合金基体形

4、成的界面。氧化膜的外表面上孔洞较少，组织较致密，主要呈棒状和颗粒状，分布较均匀：而氧化膜的内表面则租糙不平，致密性差，缺陷数量也比较多，晶粒大小不一。Nb．Cr系多元合金在950℃的氧化动力学遵循抛物线规律。关键词：Nb-Cr系多元合金，成分设计，电弧熔炼，高温热处理，组织变化，室温力学性能，高温氧化，氧化膜结构西北工业大学硕士学位论文AbstractThecompositionofanNb-Crbasedmulti-elementalloywasdesigned．Themasteralloyingotwaspreparedbyvacuumnon-consumablea

5、rc-meltingandthenvacuumconsumablearc-meltingmethod．11地sampleswerebeattreatedat1250"C．1350℃and1450℃respectivelyinanultrahigh-temperatureraghvacuumbeat-treatmentfurnace．nIemicrostmcturalcharacteristicsofbotharc·meltedandheattreatedsampleswereanalyzed．TheinfluenceofbeattreaUnents0nthemicros

6、tructurewasevalua：telt．11"effectofheattreatmentsontheroomtemperaturetensilepropertiesandfracturetoughnessofthesampleswasalsorevealed．Furthermore，theoxidationbehaviorandscaleformationat950℃wereanalyzed．AsrevealedbyX-raydiffractionanalysisandmicmstructuralobservation,thearc-meltedmicrostru

7、cturewascomposedofNbsolidsolution0Nbss)dendritesandLavesCr2(Nb，Ti，Hf)blocksdispersedintheNbssdendriteintervals．Afterhightemperaturebeattreatments，thephaseconstituentsofthealloywerethesameasthoseinthearc-meltedmierostmcture．However,themicrostruclurewasrefined，andtheNbssden