球磨和熱壓時(shí)間對(duì)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(shí)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(diǎn)之一。本文采用機(jī)械合金化＋熱壓工藝路線，通過(guò)細(xì)晶增韌＋軟第二相協(xié)同增韌的方法來(lái)改善其室溫脆性。 化學(xué)計(jì)量配比成分的Nb-Cr混合粉的機(jī)械合金化結(jié)果表明，球磨過(guò)程中始終沒(méi)有合成出Laves相NbCr2，但隨球磨時(shí)間的增加，晶粒逐漸細(xì)化，并逐漸演變成Cr(Nb)和Nb(Cr

2、)過(guò)飽和固溶體。 不同球磨時(shí)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(cè)表明，Cr-33.3Nb合金熱壓試樣的力學(xué)性能起初隨球磨時(shí)間的增加而有所提高，組織也更加均勻細(xì)化，但進(jìn)一步提高球磨時(shí)間，力學(xué)性能下降。在球磨40h時(shí)力學(xué)性能達(dá)到最優(yōu)點(diǎn)，其致密度、維氏硬度、抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到98.07％、11.43GPa、1981MPa。但所有試樣的塑性應(yīng)變均為0.00％，這說(shuō)明室溫壓縮時(shí)試樣未出現(xiàn)塑性變形就

3、已破裂。 為了進(jìn)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(lái)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(lái)考察軟第二相的增韌效果。不同球磨時(shí)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(cè)表明，這兩種合金的力學(xué)性能也

4、是起初隨著球磨時(shí)間的增加而提高，進(jìn)一步提高球磨時(shí)間，力學(xué)性能下降。其中，Cr/NbCr2兩相合金在球磨40h時(shí)基本達(dá)到性能最優(yōu)點(diǎn)，其致密度、維氏硬度、抗壓強(qiáng)度和塑性應(yīng)變分別達(dá)到99.24％、8.93GPa、2153MPa和8.42％；而Nb/NbCr2兩相合金在球磨30h時(shí)基本達(dá)到性能最優(yōu)點(diǎn)，其致密度、維氏硬度、抗壓強(qiáng)度和塑性應(yīng)變分別達(dá)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(qiáng)度和塑性都大大提高，充分實(shí)現(xiàn)了細(xì)晶增韌＋軟第二相增韌的效果。 為了考察熱壓時(shí)間對(duì)力學(xué)性能的影響，本文在最優(yōu)化的球磨時(shí)間基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究了熱壓10min和20min的試樣性能。結(jié)果表明，對(duì)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(shí)間均為30min；而對(duì)于兩相Nb/NbCr2合金，力學(xué)性能最優(yōu)的熱壓時(shí)間是20min，其致密度、維氏硬度、抗壓強(qiáng)度和塑性應(yīng)變分別達(dá)到99.23