Si和Ti对Nb-6Hf-4Zr-2B合金组织和室温力学性能的影响

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1、第31卷第8期航空学报Vol·31No·82010年8月ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICAAug．2010文章编号：1000—6893(2010)08—1688—07Si和Ti对Nb一6Hf-4Zr-2B合金组织和室温力学性能的影响李国民，刘军，沙江波(北京航空航天大学材料科学与工程学院，北京100191)EffectofSiandTionMicrostructuresandMechanicalPropertiesofNb-6Hf-4Zr'-2BAlloyatRoomTemperatureLiGuomin，LiuJun，ShaJiangbo(Schoolo

2、fMaterialsScienceandEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing10019l，China)摘要：为了寻求Nb合金的强度和塑性的平衡，设计了以Nb基固溶体Nbss为主导相的Nb-xSi一6Hf-4Zr-2B-yTi(x=4，8；y=10，30；原子分数)合金，研究了Si和Ti对合金组织和室温力学性能的影响。结果表明，合金由Nbss、Nb。Si和Nb。Si。等3相组成。4Si一(10，30)Ti合金铸态组织是Nb枝晶和分布在枝晶闻的硅化物(Nb3Si和Nb5Si3)，8Si-(10，30)T

3、i合金Nb枝晶间分布的是Nb／硅化物(Nb5Si3)的共晶和NbaSi，随着Si和Ti含量的增加，硅化物体积分数增加。1600℃退火50h可使部分NbsSi共析分解，改变合金的组织形貌和各相的体积分数。随着Si和Ti含量的增加，合金的硬度和强度增加，但塑性和韧性降低。Nb枝晶的失效方式为解理断裂，而硅化物为脆性断裂。关键词：铌合金；相组成；微观组织；材料强度；断裂韧性中图分类号：V252；TGl32文献标识码：AAbstract：Tostrikeabalancebetweenstrengthandplasticityofniobiumalloys，Nb-xSi一6Hf-4Zr-gB-yTi(

4、z一4，8；v=10，30；at％)alloyswithanNbss-dominantmicrostructurearedeveloped，andtheeffectofSiandTiadditionsonmicrostructuresandmechanicalpropertiesofthiskindofalloyatroomtemperatureisevaluated．Itisfoundthatthealloycontainsthreephases：Nbss，Nb3SiandNb5Si3．Themicrostructuresoftheas-cast4Si一(10，30)Tialloysare

5、composedofthedendriteNbssandsilicides(Nb3SiandNb5Si3)；asfortheas-cast8Si一(10，30)Tialloys，theirmicrostructuresarecomposedofthedendriteNbss，eutectic(Nbss+Nb5Si3)andsilicideNbSi．ThefractionofsilicidesgoesupwithSiandTicontentsincreasing．Uponannealedat1600℃for50h，partoftheNb3Sidecomposesintoeutectoidand

6、themicrostructuralmorphologyandvolumefractionofeachphasearechanged．ThehardnessandstrengthenhancewithSiandTicontentsincreasing，whereastheplasticityandfracturetoughnessdecrease．ThefracturemodeofthedendriteNbssiscleavage，whilethesill—cidesfractureinabrittlemanner．Keywords：niobiumalloys；phasecompositio

7、n；microstructure；strengthofmaterials；fracturetoughnessNb合金由于在密度、断裂强度、疲劳性能和加工性能等方面的优势，20世纪50年代开始就作为航空结构、核工程、火箭及飞行器发动机的材料得到广泛的开发应用[1’3]。已开发的Nb合金高温强化方式主要为固溶强化和弥散强化。W、Mo和Ta对Nb的固溶强化效果较强，Zr、Ti和Hf等元素由于切变模量低固溶强化效果不