|
|
题目：
雅宝题库答案：
****此区域为收费内容**** 需支付 1 知识币后可查看，1币=0.01元查看答案
雅宝题库解析：
Nb-Si基合金具有高熔点、低密度以及优异的综合性能，其目标使用温度比Ni基高温合金提高200~300℃，有望用于在1200~1500℃工作的燃气涡轮发动机叶片等热端部件，对提高能源利用效率意义重大。本文采用定向凝固方法制备了Nbss-Nb5Si3微叠层自生复合材料，分析了凝固和热处理工艺对宏观和微观组织形态的影响；研究了Nbss和Nb5Si3两相界面特征以及在不同凝固工艺和热处理条件下两相晶体取向的演变规律；讨论了定向凝固合金晶粒尺寸和片层界面约束对力学性能的影响，为研制超高温Nbss-Nb5Si3自生微叠层复合材料奠定基础。 定向凝固Nb-17Si-10Mo-3Al合金由Nbss和Nb5Si3两相组成。当籽晶棒旋转时，宏观组织看不到晶粒，微观组织沿试棒中心向边缘呈现明显的径向变化，从初生球状Nbss和规则的片层组织逐步转变成杂乱的碎块状组织。而当籽晶棒不旋转时，宏观组织看到凸起的液固界面和发散生长的晶粒，当抽拉速度是3和5mm/h时，得到了规则片层组织；当抽拉速度是1mm/h时，片层组织退化，Nbss倾向于连成网络状；当抽拉速度是10mm/h时，既得到了具有片层组织的柱状晶，也得到了胞状晶，说明随着抽拉速度的增加，成分过冷倾向增大，液固界面由平界面向胞状界面转变。抽拉速度（v）和片层间距（）之间近似满足2v=170 m2mm/h。在本文实验条件下，籽晶棒不旋转及合适的抽拉速度是制备规则片层组织的关键，而料棒的旋转速度和温度梯度的变化对保持组织规则生长影响不大。 Nbss-Nb5Si3属于非小平面/小平面共晶，与典型的非小平面/小平面共晶Al-Si合金具有相似的生长特征。Nb的熔化熵（S）为9.6 J/(mol∙K)，是典型的非小平面相；热力学计算表明Nb5Si3的S值介于14.1和23.2 J/(mol∙K)之间，S/R值介于1.7和2.8之间，初生Nb5Si3相具有棱角的边界，是小平面相。初生的Nbss与共晶Nbss的晶体取向无关，而共晶胞以初生的Nb5Si3相为核心生长。 Nbss-Nb5Si3 片层结构在1600°C具有优异的高温稳定性。在1600°C长时间热处理条件下，片层组织没有发生明显变化；在1800°C热处理10h时，片层结构发生退化，片层间距增加到约10m；在热处理30h后，组织发生明显粗化和球化，片层间距进一步增加到约20m。Nb5Si3相经过热处理发生同素异构相变，当热处理温度等于或低于1700°C时得到了Nb5Si3；当热处理温度为1750°C、保温10h时，Nb5Si3和Nb5Si3共存；当热处理温度为1800°C、保温10h时，得到了Nb5Si3。 凝固条件倾向于影响非小平面相Nbss的晶体取向特征，Nb5Si3的同素异构相变可以改变其晶体取向特征。在电弧熔炼Nb-18Si-10Mo合金中，Nbss在每个共晶胞中晶体取向各异，这说明Nbss在每个共晶胞中是独立形核的；Nb5Si3在相对较大区域内具有相同晶体取向，并且具有[001]的择优生长方向。在定向凝固Nb-17Si-10Mo-3Al合金中，当抽拉速度是5mm/h，籽晶棒不旋转时，在每个共晶晶粒中，Nbss和Nb5Si3都具有唯一晶体取向，并且它们之间满足固定的取向关系：两相界面//{112}Nbss//{100}Nb5Si3，生长方向//Nbss//Nb5Si3，并且晶粒尺寸为mm级。旋转籽晶棒或者增加抽拉速度破坏了共晶的稳定生长，减小Nbss晶粒的尺寸到100m以下。此外经过热处理，Nb5Si3相三个同素异构体之间相互转变，但它们之间没有固定的取向关系，通过同素异构相变Nb5Si3晶粒尺寸减小了，经过三次循环热处理后Nb5Si3晶粒尺寸减小到约200 m。 晶粒尺寸越小，断口表面越起伏，断裂韧性越高。电弧熔炼Nb-18Si-10Mo合金的Nbss晶粒较小，断裂韧性是8.6MPa 。对于抽拉速度是5mm/h的定向凝固Nb-18Si-10Mo合金，当籽晶棒不旋转，共晶晶粒较大，断裂韧性是7.8MPa ；当籽晶棒旋转时，其Nbss晶粒较细小，断裂韧性是9.2MPa ；当合金经过三次循环热处理后，其Nb5Si3晶粒较细小，断裂韧性是5.8 MPa ，断裂韧性降低是由于热处理过程中渗入的C、O原子脆化了Nbss相。 Nbss-Nb5Si3片层界面约束很强。建立了计算片层结构的标准断裂功（）的模型，Nbss-Nb5Si3片层结构的值介于0.1和0.4之间，在三点弯曲实验的断口表面，Nbss和Nb5Si3连接紧密，以上计算和实验结果都说明片层界面具有较高强度。增加Nbss韧性或者减小片层界面强度有利于界面分离和裂纹偏折，在定向凝固+热处理Nb-17Si-10Mo-0.1Ga合金中观察到了少量的片层界面分离现象，这主要是由于热处理减小了Nbss的硬度所致。定向凝固Nb-17Si-10Mo-3Al合金密度为7.85g/mm3，在1250°C和1350°C的最大压缩强度分别是620MPa和520MPa，具有较高的比强度。 |
上一篇：双系统导航接收机射频前端的低噪声、低功耗研究及其CMOS实现下一篇：基于创新能力的公司技术并购研究
|
发表于 2022-8-26 14:07:40
中发现Ni：
中发现Ni：
中发现Ni：
中发现Ni：
中发现Ni：
中发现Ni：
QQ登录
