Nb-Ti-Al（Si）铌合金高温氧化行为的研究

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1、中南人学硕+学何论文摘要摘要多相铌合金具有熔点高、密度低，高温高强等优异性能，是重要的高温结构候选材料。但较差的抗氧化性能严重制约其在高温领域的应用，迄今为止对多相铌合金氧化行为缺乏系统深入的实验研究，相关理论模型尚未建立。本研究采用真空电弧熔炼制备了单，双相N胁．Ti．Al合金，采用粉末冶金工艺制备了Nb—Ti．Si-Al双相合金，利用金相分析、XRD、SEM、EDS等手段首次研究了单／双相铌合金中成分、显微组织与氧化行为之间的相关性规律。在实验研究的基础上，对铌合金高温氧化行为作了初步的理论分析，对wagIler活性

2、元素选择性氧化条件作了修正。得到以下结论：1．Nb．Ti—Al合金中的Ti可降低氧在基体里的固溶度和扩散速率。8+6两相合金Nb．30n．15Al和Nb．15n．1lAI抗氧化性能较好，合金中均匀分布的6相可降低氧的扩散速度。p单相合金Nb．35Ti．6Al中因Ti的偏析发生内氧化，加速了合金的氧化。2．粉末冶金法制备的Nb一38Ti．11Si．3Al合金的抗氧化能力优于Nb．Ti．Al合金。原因主要有：洳瓢片层组织降低了氧在基体中的固溶度并促使Ti由内氧化向外氧化转化；(Ti，Nb)5Si3相的氧化速率很慢，且降低了氧

3、在基体中的固溶度。但a．面的偏聚使p相中№含量增高而发生失稳氧化。，3．预测了Nb-Ti—Al合金、Am．38面．1lSi．3Al合金和文献中同体系铌合金在不同温度下的氧化增重；建立了双相铌合金独立氧化模型并用实验和文献数据进行评估：探讨了两相铌合金发生选择性氧化的临界条件。计算结果表明当u(u=l，2撕万)值处于o．1～o．124范围内Al才能发生选择性氧化，相应的Si的选择性氧化要求u处于O．185～O．192范围内。关键词：铌，金属间化合物，多相合金，氧化行为AbstractNb-b船edmulti—ph鹊eall

4、oysshowpromiseforhigh-temperatureapplicationsduetotheirhi曲meltingpoint，lowdensi够aIIdhi曲strenghatelevatedtemperatures．HoweVer，onem萄0rimpedimenttothedevelopmentoftheNb_basedalloysist11eirpooroxidationresistance．TillnoW'VerylittleeXperimentalresearchisaVailableonme似

5、idationbehavioroftheNb-basedmulti-phaSealloysandt11emeoreticalmodeloftheoxidationbehavioroftheNb-basedmulti-phaSealloyshasnotbeenestablishedyet．Int}liswork，Nb—n—Alsingle胁。一phasealloysarepreparedbyarcmeltinga11d№-Ti-Si—Alt、)Iroph舔ealloyisproducedbymechanicalalloyi

6、ngfollowedbyhot_pressprocess．Thee虢ctionofcompositionandmicrostnlctureontlleo妇dationbehavioroftllesealloysareinvestigatedfortllefirsttiIne，bymeaIlsofoM，XRD，SEMaIldEDS．Onthebaseofexperimentalresearch，tIlet11eoretical锄alysisismadeontheoxidationbehaViorofniobiumalloy

7、sateleVatedtemperature，andthecriticaIconditionrequiredforselectiVeo妇dationofactiveelememsproposedbyWagnerisimpr0Ved．Thefollowingresultsareobtained：1．TheTieIememdecreaSestllesolubili妙anddifmsionofOXygeninNb—Ti—Alalloys．Tlvo-phasep+6alloysNb一30Ti—15AlaIldl、rb·15可一l

8、lAlshowgoodoxidationpropertiesbecoluseevenlydistributedandsh印ed6phaSedecreaSesmesolubilityofoxygeninmematrix．Thesegregati鲫ofTiinsin百e-phasepalloyNb-35Ti一6Allea