论文部分内容阅读
随着航空航天技术的发展,航天器对高性能发动机的要求不断提高。目前最先进的镍基单晶高温合金的使用温度已接近极限,这对发展新型高温材料提出了更高、更迫切的要求。铌硅基自生复合材料因具有低密度、高熔点及高温强度,成为替代镍基高温合金的有潜力的候选高温材料之一。本文通过激光熔覆制备Nb-Si-Ti及Nb-Si-Ti-Al多层样品,研究添加的合金元素对铌硅基自生复合材料显微组织的影响。本实验是在Ti-6A1-4V基体上,采用预置涂层的方法,以Nb-18Si-24Ti (at.%)和Nb-18Si-24Ti-5Al (at.%)两种合金混合粉末为原料,通过单道激光熔覆优化激光工艺参数,并依此参数进行了多道搭接激光熔覆和多层激光熔覆,制备出铌硅基自生复合材料样品。利用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、显微硬度计等探索激光熔覆工艺参数及添加的Ti,Al两种合金元素对制备出的铌硅基自生复合材料显微组织、相组成及硬度等的影响,初步阐明激光多层熔覆条件下其显微组织形成机理。优化出的激光熔覆工艺参数为：激光脉冲宽度3.0ms,激光脉冲频率15Hz,离焦量15mmm,激光光斑直径1.0mm,多道搭接率40%;对于Nb-18Si-24Ti (at.%)和Nb-18Si-24Ti-5Al (at.%)相应的优化激光脉冲电流和激光扫描速度分别为225A,3.0mm/s和175A,4.0mm/s。随着熔覆层数增多,Nb,Si元素含量相对增多,显微组织由距基体较近的枝晶组织转变为岛状灰色相分布在连续白色相中,即激光四层熔覆样品顶部生成了由铌基固溶体(Nbss)韧性相和Nb5Si3/Nb3Si硅化物硬质相组成的铌硅基自生复合材料。Nb-Si-Ti多层熔覆样品从底部到顶部硬度随着铌硅化合物硬质相含量的增加逐渐增加,顶部硬度达910Hv。实验证明通过多层激光熔覆成形能成功制备添加多种合金元素的Nb-Si基自生复合材料样品以快速评价添加元素及其含量对其显微组织的影响。