球磨和熱壓時間對Laves相NbCr-,2-組織及性能的影響研究.pdf

1、Laves相NbCr2因其優(yōu)良的高溫性能而具有作為新型高溫結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用潛力。但其室溫脆性卻限制了它的實際應(yīng)用。如何改善NbCr2的室溫脆性是目前材料界的研究熱點之一。本文采用機械合金化＋熱壓工藝路線，通過細晶增韌＋軟第二相協(xié)同增韌的方法來改善其室溫脆性。 化學(xué)計量配比成分的Nb-Cr混合粉的機械合金化結(jié)果表明，球磨過程中始終沒有合成出Laves相NbCr2，但隨球磨時間的增加，晶粒逐漸細化，并逐漸演變成Cr(Nb)和Nb(Cr

2、)過飽和固溶體。 不同球磨時間的Cr-33.3Nb粉，經(jīng)1250℃×30min熱壓后的試樣組織觀察和性能檢測表明，Cr-33.3Nb合金熱壓試樣的力學(xué)性能起初隨球磨時間的增加而有所提高，組織也更加均勻細化，但進一步提高球磨時間，力學(xué)性能下降。在球磨40h時力學(xué)性能達到最優(yōu)點，其致密度、維氏硬度、抗壓強度分別達到98.07％、11.43GPa、1981MPa。但所有試樣的塑性應(yīng)變均為0.00％，這說明室溫壓縮時試樣未出現(xiàn)塑性變形就

3、已破裂。 為了進一步改善Laves相NbCr2合金的韌性，采用Cr固溶體和Nb固溶體作為第二相來韌化Laves相NbCr2合金。根據(jù)前期的研究結(jié)果，本文采用了Cr-25Nb（Laves相體積含量為78％）和Cr-77.5Nb（Laves相體積含量為30％）兩種成分的合金來考察軟第二相的增韌效果。不同球磨時間的Cr-25Nb粉和Cr-77.5Nb粉，經(jīng)1250℃×30min熱壓后的試樣組織觀察和性能檢測表明，這兩種合金的力學(xué)性能也

4、是起初隨著球磨時間的增加而提高，進一步提高球磨時間，力學(xué)性能下降。其中，Cr/NbCr2兩相合金在球磨40h時基本達到性能最優(yōu)點，其致密度、維氏硬度、抗壓強度和塑性應(yīng)變分別達到99.24％、8.93GPa、2153MPa和8.42％；而Nb/NbCr2兩相合金在球磨30h時基本達到性能最優(yōu)點，其致密度、維氏硬度、抗壓強度和塑性應(yīng)變分別達到99.42％、9.37GPa、3280MPa和6.67％。相比較單相NbCr2合金，兩相Cr/NbC

5、r2和Nb/NbCr2合金強度和塑性都大大提高，充分實現(xiàn)了細晶增韌＋軟第二相增韌的效果。 為了考察熱壓時間對力學(xué)性能的影響，本文在最優(yōu)化的球磨時間基礎(chǔ)上進一步研究了熱壓10min和20min的試樣性能。結(jié)果表明，對于單相Cr-33.3Nb合金和兩相Cr/NbCr2合金，力學(xué)性能最優(yōu)的熱壓時間均為30min；而對于兩相Nb/NbCr2合金，力學(xué)性能最優(yōu)的熱壓時間是20min，其致密度、維氏硬度、抗壓強度和塑性應(yīng)變分別達到99.23