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Nb-Si合金高温强度较高,具有一定的室温韧性,而且具有密度小及熔点高等特点,有望作为1200℃~1400℃温度下工作的发动机叶片的候选材料。但是Nb-Si合金有很高的活性和高熔点,对熔模铸造铸型材料的稳定性有很高的要求,采用熔模铸造成形难度大,所以探索铸型和Nb-Si合金的界面反应机理,对熔模铸造Nb-Si合金至关重要。本文采用铸型材料分解溶解热力学模型,从热力学角度分析了熔体温度和合金成分对Nb-Si合金与ZrO2、Y2O3、Y2O3-ZrO2复合铸型界面反应的影响规律。结果表明,温度的升高和含硅量的增加都会加强Nb-Si合金与铸型材料的界面反应,且Y2O3与Nb-Si合金界面反应的吉布斯自由能基本在较小的负值变化,而ZrO2与Nb-Si合金界面反应自由能负值较大,说明ZrO2与Nb-Si合金界面反应比较剧烈,Y2O3的稳定性高于ZrO2。Zr对溶剂Nb的活度影响很小,减少了O在合金中的扩散距离;Y提高溶剂Nb的活度,使O的扩散距离增大。借助SEM、XRD、显微硬度等分析测试方法,开展了Nb-Si合金与ZrO2、Y2O3、Y2O3-ZrO2复合铸型界面反应的实验研究。结果表明,Nb-Si合金与ZrO2型壳的界面反应比与Y2O3型壳剧烈,反应层厚度明显增加,且前者O的扩散距离小于后者; Nb-Si合金与ZrO2型壳的界面反应偏向型壳一侧,Nb-Si合金与Y2O3型壳的界面反应偏向合金一侧;含硅量的升高会加剧界面反应的进行;Y2O3-ZrO2复合型壳对Nb-Si合金的界面稳定性最好,是由于Y2O3-ZrO2复合型壳中Zr元素减少了O在合金中的扩散距离,而且面层最致密,从而验证了热力学分析的正确性。最后综合分析前面的研究结果,结合相图分析了Nb-Si合金与三种铸型材料的界面反应机理。结果表明,Nb-Si合金与铸型材料的界面反应属于典型的扩散溶解机制,并受到元素之间相互作用和型壳面层微观形貌、耐火度及热导率等因素的影响。从实际角度来看,ZrO2是不理想的Nb-Si合金的铸型,Y2O3-ZrO2复合型壳对Nb-Si合金的界面稳定性最好,且经济成本低于Y2O3型壳,是一种铸造Nb-Si合金的优质型壳。