本项目主要针对航天发动机用新型高温材料的需求开展研究工作。首次采用化学气相沉积(CVD)技术制备了Nb-Re层状复合材料,重点研究了复合材料的组织结构、物理力学性能性能及复合效应。主要研究结果(1)得到了符合Arrhenius方程的Nb和Re的CVD动力学规律及再结晶长大方程,发现在相同热处理条件下Nb晶粒的长大速率远高于Re;(2)成功制备了Re体积分数分别为20%、30%和40%三个系列的Nb-Re层状复合材料;(3)未热处理的Nb-Re复合材料表现出混合效应;热处理后强度明显上升,表现出显著的协同效应含30%Re的复合材料室温抗拉强度与纯Re强度相当,但密度仅为Re的58%,成本下降60%;(4)发现Nb/Re界面Re向Nb中大量扩散,界面区域依次分布着Nb固溶体、χ相及极少量Re固溶体,建立了Nb/Re界面扩散模型;(5)分析建立了Nb/Re界面组织结构对复合材料力学性能的影响规律,确定了具有最佳力学性能的χ相层厚值为1.5-2.0微米。研究成果为开发高强度、低密度和低成本的新型高温材料奠定了科学与技术基础,同时对采用CVD技术制备其他层状复合材料具有理论指导意义。
英文主题词Niobium-Rhenium laminated composite; CVD; mechanical property; interfacial diffusion and reaction; composition effect