论文部分内容阅读
长程有序B2结构的NiAl金属间化合物有望成为新一代高温结构材料,但是其室温塑性差,高温强度低局限了在工业领域的应用。通过对NiAl-V-Dy系合金研究发现微合金化会提升合金的综合性能。因此为继续提升NiAl系合金的综合性能,本文以不同Hf含量的NiAl-V-Dy系列合金为研究对象,采用真空非自耗电弧熔炼炉制备NiAl-32V（at.%）-0.05Dy（wt.%）-x Hf（at.%,x=0、0.05、0.1、0.3、1）合金系、NiAl-39V（at.%）-0.05Dy（wt.%）-x Hf（at.%,x=0、0.05、0.1、0.3、1）合金系、NiAl-43V（at.%）-0.05Dy（wt.%）-x Hf（at.%,x=0、0.05、0.1、0.3、1）合金系。采用XRD、光学显微镜、SEM+EDS对三种合金系进行物相分析和组织分析,采用HV-50A型维氏硬度计、CSS-8800电子万能试验机、Gleeble 1500-D热模拟机进行力学试验测定,并计算1Hf合金的热变形激活能。探究Dy、Hf联合微合金化后对微观组织和力学性能的影响。得出如下结论:在显微组织观察分析中:在NiAl-32V-0.05Dy-x Hf亚共晶合金中,随Hf含量的增加,促进初生NiAl相的形核和方向规律性长大,且逐渐细化、增多。在NiAl-39V-0.05Dy-x Hf共晶合金系中,随Hf含量的增加,胞界处共晶片层组织较胞内较粗大,且趋势随Hf含量增多而更加凸显。在NiAl-43V-0.05Dy-x Hf过共晶合金系中,随Hf含量的增加,抑制初生V枝晶的形核和生长,致使初生V枝晶粗化、数量减少。在三种合金系中,均随Hf含量的增加,共晶片层组织逐渐细化,晶界处失稳程度增大,晶胞间区域增加;Hf含量添加到0.3%后在晶界处析出富Hf相,到达1%含量时,形成Ni2Al Hf相,且呈不连续分布。在显微硬度实验中:在NiAl-32V-0.05Dy-x Hf合金中加入Hf元素后,合金硬度值增大,是因为在组织中,会促使NiAl相的占比增大。在NiAl-39V-0.05Dy-x Hf共晶合金中,Dy、Hf的加入会使NiAl/V共晶片层细化,并且净化基体,提高硬度。在NiAl-43V-0.05Dy-x Hf过共晶合金中,加入Hf元素后,合金硬度值增大,是因为在组织中,抑制初生V相的形核使NiAl相的占比增大。在三种合金系中,Hf的加入使组织中的NiAl相占比增加,提升了合金系的硬度值,且形成的Ni2Al Hf相为脆性相。在室温压缩实验中:Dy、Hf的加入在NiAl-32V-0.05Dy、NiAl-39V-0.05Dy和NiAl-43V-0.05Dy中形成Dy NiAl和Ni2Al Hf相,该脆性相的软化作用大于Dy、Hf对合金的强化作用,致使所有成分合金系的抗压强度下降。在高温压缩实验中:Hf的添加改善了NiAl-32V-0.05Dy、NiAl-39V-0.05Dy和NiAl-43V-0.05Dy合金系的组织,使晶粒细化,大幅度改善了合金系的高温强度。其原因为V相的强化以及Dy、Hf所导致的细晶强化、Hf对NiAl基体的固溶强化作用和形成的Ni2Al Hf在基体中的弥散强化、以及Hf在NiAl和V相界上的Ni2Al Hf相产生的沉淀强化共同作用。计算NiAl-32V-0.05Dy-1Hf、NiAl-39V-0.05Dy-1Hf和NiAl-43V-0.05Dy-1Hf合金的激活能后,发现均小于0Hf合金的激活能,则Hf的加入,促进析出相的形成,对位错运动产生阻碍,使再结晶容易,晶胞细化,降低了合金的激活能,也在一定程度上提升合金的高温强度。说明Dy、Hf联合微合金化后,凝固组织细化,产生细晶强化,并在组织中形成Dy NiAl和Ni2Al Hf相,产生固溶强化、弥散强化以及沉淀强化,这些都是导致合金高温强度提升的主要原因。