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多元Laves Cr2Nb相对Nb-Si基合金从强化到弱化作用的转变机理研究
结题报告
批准号:
51071009
项目类别:
面上项目
资助金额:
40.0 万元
负责人:
沙江波
依托单位:
学科分类:
E0103.金属材料使役行为与表面工程
结题年份:
2013
批准年份:
2010
项目状态:
已结题
项目参与者:
贾丽娜、杨莉莉、原赛男、倪立勇、冯玉贝、李浩、周家蕤、王少飞
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中文摘要
在Nb-Si合金NbSS/Nb5Si3两相组织中引入Laves Cr2Nb相是实现强度、韧性和抗氧化性平衡的组织保证。申请者发现多元Cr2Nb相提高NbSS/Nb5Si3/Cr2Nb三相组织的高温抗氧化性,但对其热强性影响存在拐点现象。在某温度下,多元Cr2Nb相对三相组织起强化作用,超过该温度则使强度下降,大幅降低Nb-Si基合金的承温能力。多元Cr2Nb相的热强性对NbSS/Nb5Si3/Cr2Nb组织高温强度的影响至关重要。本项目从合金化和多相组织出发,研究Si、Ti、Hf、W等元素对多元Cr2Nb相高温强度、韧脆转变温度、高温变形损伤行为和同素异构转变的影响,揭示多元Cr2Nb相对NbSS/Nb5Si3/Cr2Nb组织从强化到弱化作用的转变机制,确定避免弱化而具有高温强化作用的多元Cr2Nb相成分以及强韧和抗氧化性平衡的Nb-Si合金NbSS/Nb5Si3/Cr2Nb三相优化组织。
英文摘要
采用粉末冶金的方法(热压烧结和放电等离子烧结)制备了多元单相Laves相Cr2Nb合金(含有Si、Ti、Hf、Al、W等)、具有NbSS/Nb5Si3/Cr2Nb三相组织的Nb-Si-Cr三元合金以及具有NbSS/Nb5Si3/Cr2Nb三相组织的Nb-Si-Cr基多元合金(含有Si、Ti、Hf、Al、W等),开展的研究工作:1)多元Laves相Cr2Nb合金的组织和力学性能;2)具有NbSS/Nb5Si3两相组织的Nb-Si二元合金的组织与性能;3)具有NbSS/Nb5Si3/Cr2Nb三相组织的Nb-Si-Cr三元合金的组织与性能;4)具有NbSS/Nb5Si3/Cr2Nb三相组织的多元Nb-Si-C基合金的组织与性能, 明确多元合金化的Cr2Nb相与三相合金性能之间的关系及影响机理。结果表明:1)对于多元Cr2Nb相,Ti 是对高温抗氧化性有益的合金元素,而W元素对Cr2Nb相的抗氧化性不利。Ti 的加入降低了Cr2Nb相的熔点和变形激活能,使Cr2Nb相的高温强度下降。而W 对Cr2Nb相的熔点和变形激活能影响不大,对Cr2Nb相的高温强度有利;2)在NbSS/Nb5Si3/Cr2Nb的Nb-Si-Cr三元合金中,二元Cr2Nb相提高了合金的高温强度和抗氧化性,但对室温韧性不利;3)室温下裂纹在Nb5Si3和Cr2Nb相中直接传播,以脆性方式断裂。当遇到NbSS相时,裂纹以桥接、分叉、绕过和穿过的机制,以解理方式断裂,这些机制对韧性有利。高温下,NbSS相没有明显的变形和损伤痕迹,裂纹主要在Nb5Si3和Cr2Nb相中扩展并以坍塌形式发生破坏;4)在高温氧化条件下, Cr2Nb相占主导地位的合金形成以CrNbO4为主要氧化物的复合氧化层(CrNbO4+ Nb2O5+SiO2),该层致密、连续、不发生剥落,合金具有较好的抗氧化性。NbSS相占主导地位的合金组织形成以Nb2O5为主要氧化物的复合氧化层,该层发生连续剥落,合金的抗氧化性不佳;5)由Ti、Al、Hf合金化的Nb-Si-Cr基合金提高了三相组织的高温抗氧化性,但对高温强度不利,而主要以W、Al、Hf合金化的Nb-Si-Cr基合金,其高温强度良好,但抗氧化性不佳。那些降低Cr2Nb相熔点和变形激活能的元素是造成NbSS/Nb5Si3/Cr2Nb三相组织从强化到弱化的根本原因.
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:2013
期刊:RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING
影响因子:0.7
作者:Fu Yongming;Liu Wei;Zong Wei;Sha Jiangbo
通讯作者:Sha Jiangbo
Mechanical Properties and Microstructure of Nb/Nb5Si3/Cr2Nb Alloys Prepared by Spark Plasma Sintering
放电等离子烧结Nb/Nb5Si3/Cr2Nb合金的力学性能和显微组织
DOI:10.4028/www.scientific.net/msf.747-748.747
发表时间:2013-02
期刊:Materials Science Forum
影响因子:--
作者:Wei Zong;Wei Liu;Jiangbo Sha
通讯作者:Jiangbo Sha
DOI:10.1016/j.pnsc.2013.01.009
发表时间:2013-02
期刊:Progress in Natural Science: Materials International
影响因子:--
作者:W. Liu;Yongming Fu;J. Sha
通讯作者:W. Liu;Yongming Fu;J. Sha
DOI:10.1007/s11661-012-1571-0
发表时间:2013-05
期刊:Metallurgical and Materials
影响因子:--
作者:Liu Wei;Fu Yongmin;Sha Jiangbo
通讯作者:Sha Jiangbo
Effect of Cr Additions on Toughness, Strength, and Oxidation Resistance of an Nb-4Si-20Ti-6Hf Alloy at Room and/or High Temperatures
Cr 添加量对 Nb-4Si-20Ti-6Hf 合金在室温和/或高温下韧性、强度和抗氧化性的影响
DOI:10.1007/s11661-010-0549-z
发表时间:2011-06
期刊:METALLURGICAL AND MATERIALS TRANSACTIONS A-PHYSICAL METALLURGY AND MATERIALS SCIENCE
影响因子:--
作者:Sha, Jiangbo;Liu, Jun;Zhou, Chungen
通讯作者:Zhou, Chungen
新型Co-Al-W基合金表面梯度Al-Cr、Al-Si复合涂层的高通量制备和氧化腐蚀行为高通量实验表征研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    沙江波
  • 依托单位:
超高温Nb-Si基合金中固溶体NbSS相由解理向韧窝型断裂转变的机理研究
  • 批准号:
    51771006
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    沙江波
  • 依托单位:
具有γ/γ'-Co3(Al,W)共格组织的新型Co-Al-W基合金高温低拉伸塑性行为和机理研究
  • 批准号:
    51471014
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    沙江波
  • 依托单位:
高温抗氧化Mo(Si,Al)2/(Cr+Si)复合涂层引起Nb-Si基合金力学性能退化的机理研究
  • 批准号:
    51171005
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    沙江波
  • 依托单位:
韧/脆两相结构铌硅超高温金属间化合物高温强化机理研究
  • 批准号:
    50671002
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    28.0万元
  • 批准年份:
    2006
  • 负责人:
    沙江波
  • 依托单位:
国内基金
海外基金