MC/Nb-Tiβ复合材料的微观组织及相演变研究

论文摘要

本文设计了MC/Nb-Tiβ原位自生复合材料的成分体系,并利用真空非自耗电弧炉采用熔铸法制备了20种成分的复合材料铸锭。利用高温热处理炉对所有成分的材料进行了热处理,热处理工艺为分别在900?C和1100?C保温24小时。利用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪等仪器分析了相组成、组织特点及其相成分随材料成分的变化规律。对复合材料的铸态组织和相分析研究表明,所有成分的复合材料铸锭均由铌基固溶体相（Nbss）和碳化物相（MC）组成,材料成分的变化引起碳化物相的变化。随C和Ti含量的增加,碳化物相由Nb2C向（Nb,Ti）C逐渐过渡。铸态组织中都含有Nbss+MC的共晶混合物,以网络状分布在铌基固溶体枝晶边界。微观组织有两种形态,一种是初生Nbss+（Nbss+MC）共晶体,另一种为初生MC+Nbss枝晶+（Nbss+MC）共晶体。C含量对复合材料中碳化物形貌的影响较大,随着C含量的增加,逐渐出现初生碳化物枝晶且含量随之增多,而对基体形貌影响不大;Ti含量的变化对基体的生长形貌产生直接影响,随着Ti含量的增加,基体呈现由胞状树枝晶→柱状树枝晶→等轴树枝晶的变化,Ti含量的变化对初生碳化物也有一定影响,在C含量一定时,随着Ti含量的增加,初生碳化物含量也随之增加并逐渐趋于一致分布。对复合材料热处理后的组织和相变化研究表明,MC/Nb-Tiβ原位自生复合材料经热处理后仍由铌固溶体相和碳化物相组成,C与M原子比高的合金经两种温度热处理后碳化物相有由（Nb,Ti）C向Nb2C和（Nb,Ti）C两相转变的趋势。经不同工艺热处理后,初生的大块和枝晶间碳化物内部均有Nbss颗粒或Nbss条块生成,并有逐渐破碎成细小碳化物颗粒的趋势,共晶团中的碳化物颗粒也逐步球化;基体中有弥散的二次碳化物相生成,随Ti含量的增加逐渐粗化并出现先增多后减少的现象。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 铌基合金的研究现状
• 1.2.1 金属铌及其合金的基本概述
• 1.2.2 铌合金的分类
• 1.2.3 Nb-Tiβ合金
• 1.3 金属基复合材料的概况
• 1.3.1 金属基复合材料的分类及性能特点
• 1.3.2 金属基复合材料应用中所存在的问题
• 1.3.3 颗粒增强 MMCs 基体材料和增强相的选择
• 1.3.4 复合材料的制备方法
• 1.4 铌基材料的未来发展趋势
• 1.5 本课题研究的目的和内容
• 第2章 实验工艺及实验方法
• 2.1 成分设计
• 2.2 基本工艺
• 2.3 热处理试验
• 2.4 基本分析手段及方法
• 第3章 铸态微观组织的形貌及相演变研究
• 3.1 引言
• 3.2 Nb-Ti 和Nb-C 二元相图分析
• 3.3 MC/ Nb-Tiβ原位自生复合材料铸态的相组成分析
• 3.3.1 Nb-xTi-4C 合金的相组成分析
• 3.3.2 Nb-xTi-8C 合金的相组成分析
• 3.3.3 Nb-xTi-12C 合金的相组成分析
• 3.3.4 Nb-xTi-16C 合金的相组成分析
• 3.4 铸态微观组织的形貌及相的成分研究
• 3.4.1 Nb-xTi-4C 合金的微观组织及相成分分析
• 3.4.2 碳化物相的晶体结构分析
• 3.4.3 Nb-xTi-8C 合金的微观组织及相成分分析
• 3.4.4 Nb-xTi-12C 合金的微观组织及相成分分析
• 3.4.5 Nb-xTi-16C 合金的微观组织及相成分分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 热处理态的组织形貌及相演变研究
• 4.1 引言
• 4.2 热处理工艺的制定
• 4.3 MC/ Nb-Tiβ复合材料热处理态的相组成分析
• 4.3.1 Nb-xTi-4C 合金热处理态相组成分析
• 4.3.2 Nb-xTi-8C 合金热处理态的相组成分析
• 4.3.3 Nb-xTi-12C 合金热处理态的相组成分析
• 4.3.4 Nb-xTi-16C 合金热处理态的相组成分析
• 4.3.5 热处理温度对碳化物相组成及基体晶格常数的影响
• 4.4 热处理态微观组织的形貌及相的成分研究
• 4.4.1 Nb-xTi-4C 合金热处理态的微观组织与相成分分析
• 4.4.2 Nb-xTi-8C 合金热处理态的微观组织研究
• 4.4.3 Nb-xTi-12C 合金热处理态的微观组织研究
• 4.4.4 Nb-xTi-16C 合金热处理态的微观组织研究
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢