本项目研究了Nb-Ti-Si基多元超高温合金的整体定向凝固组织形成机理及室温、高温力学性能,揭示了熔体过热温度、抽拉速率对定向凝固组织及凝固路径的影响规律;研发了耐温能力高于2000℃的惰性防反应坩埚;制备了成分及组织均匀、铸造缺陷少的母合金锭。在熔体温度为1900~2150℃、抽拉速率为2.5~100μm/s的条件下,获得了由沿着试棒轴向挺直排列的初生(Nb,X)5Si3棒与耦合生长的层片状Nbss/(Nb,X)5Si3共晶团组成的定向效果良好的组织。随熔体过热温度提高,固液界面呈现树枝状→胞状→树枝状的形貌变化;随凝固速率提高,定向凝固组织细化,共晶胞直径及层片间距减小,初生相(Nb,X)5Si3的含量降低,固/液界面经历粗胞状→细胞状→胞枝状的形貌演化。随热处理温度提高,大块(Nb,X)5Si3的边界趋于圆润,逐渐破碎成细小硅化物颗粒,共晶团中的(Nb,X)5Si3片也逐步球化、碎化;整体定向凝固显著提高了合金的室温断裂韧性及高温持久寿命,最高KQ值为23.77MPaom1/2,在1200℃/70MPa的持久寿命达到31小时。KQ值及高温持久寿命均随整体定向凝固速率的提高而增加。
英文主题词Nb-Ti-Si Based Alloy; Integrally Directional Solidification; Eutectic Microstructure; Room Temperature Fracture Toughness; Tensile Stress Rupture Life