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

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51071009
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    40.0万
  • 负责人：
    沙江波
  • 依托单位：
    北京航空航天大学
  • 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
  • 起止时间：
    2011-01-01 至2013-12-31

项目摘要

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。

结项摘要

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.

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（1）
专利数量（0）
Effects of Ball Milling Time and Sintering Temperature on Microstructure and Room-Temperature Mechanical Properties of Nb-16Si-22Ti-2Al-2Hf-2Cr Alloy Synthesized by Powder Metallurgy
球磨时间和烧结温度对粉末冶金合成Nb-16Si-22Ti-2Al-2Hf-2Cr合金显微组织和室温力学性能的影响
  • 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
Microstructural Evolution and Mechanical Properties of a Multicomponent Nb-16Si-22Ti-2Al-2Hf-2Cr Alloy Prepared by Reactive Hot Press Sintering
反应热压烧结多组分Nb-16Si-22Ti-2Al-2Hf-2Cr合金的显微组织演变和力学性能
  • 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

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放电等离子烧结制备Nb-Si-Ti-Al-Hf-Cr合金的显微组织及力学性能
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  • 发表时间：
    2015-10
  • 期刊：
    材料工程
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    赵东阳;刘伟;沙江波
  • 通讯作者：
    沙江波

其他文献

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科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
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AI技术路线图

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