【摘要】：高溫合金作為高端的材料,在許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用,特別是航空航天和能源電力領(lǐng)域。而NiAl材料有著高熔點(diǎn)、高溫抗氧化性、抗腐蝕性和低密度等優(yōu)秀的物理性能和化學(xué)性能,有著成為新高溫材料的潛力,但是其室溫韌性和塑性較差,成為該合金實(shí)用化的制約。本課題組在NiAl基礎(chǔ)上加入V發(fā)現(xiàn),其高溫壓縮、室溫壓縮和斷裂韌性均有很大提高,所以在此基礎(chǔ)上加入Dy來探究其微觀組織演化和力學(xué)性能。本文擬對(duì)不同Dy含量的NiAl-V系合金的凝固組織特性及力學(xué)性能進(jìn)行研究。通過非自耗真空電弧爐煉制NiAl-32V(0、0.05、0.1、0.3、0.5wt.%)、NiAl-39V(0、0.05、0.1、0.3、0.5、1wt.%)、NiAl-43V(0、0.05、0.1、0.3、0.5、1wt.%)合金,來探究稀土元素Dy對(duì)NiAl-V基體微觀組織和力學(xué)性能的影響。通過非自耗真空電弧爐來煉制NiAl-V-xDy合金,使其材料強(qiáng)度和斷裂韌性均有所提高。通過光學(xué)顯微鏡(O M)、QUANTA-400型掃描電鏡觀察了合金的微觀組織演化,通過X射線衍射儀(X RD)、能譜儀(EDS)及透射電鏡(TEM)來確定該合金凝固過程中相的組成。通過室溫壓縮實(shí)驗(yàn)及高溫壓縮實(shí)驗(yàn)來測(cè)定Dy合金化后材料壓縮強(qiáng)度的影響。通過三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)探究室溫?cái)嗔秧g性的變化。通過對(duì)NiAl-39V-0.05Dy及NiAl-43V-0.05Dy高溫壓縮實(shí)驗(yàn),來探究不同溫度和速率以及成分對(duì)其高溫強(qiáng)度和激活能的影響。結(jié)果表明:稀土元素Dy加入32V亞共晶合金后,初生相NiAl數(shù)量和形態(tài)發(fā)生了變化,共晶團(tuán)的數(shù)目增多,片層間距減少,初生相增多;Dy元素加入39V共晶合金后,共晶團(tuán)數(shù)量增多,共晶胞晶界處的V相和NiAl相變得粗大,而且晶胞得到了細(xì)化,隨著含量的增加有初生相析出;Dy元素加入43V過共晶合金后,枝晶和晶粒都得到了細(xì)化,且數(shù)量增多。通過室溫壓縮和三點(diǎn)彎曲可知,稀土Dy加入NiAl-32V后,室溫強(qiáng)度降低,但是適量Dy加入NiAl-39V、NiAl-43V后,室溫強(qiáng)度都顯著提高,斷裂韌性也較未加稀土前略有提高。通過高溫壓縮可知,適量的Dy加入NiAl-32V、NiAl-39V及NiAl-43V中都會(huì)有顯著提高,而且NiAl-39V-0.05Dy和NiAl-43V-0.05Dy的激活能高于NiAl-39V及NiAl-43V。說明Dy的加入,改善了NiAl-V合金的高溫強(qiáng)度,但是在室溫壓縮中,改善了NiAl-39V和NiAl-43V合金室溫強(qiáng)度,降低了NiAl-32V合金室溫壓縮強(qiáng)度。對(duì)于Dy加入共晶和過共晶合金時(shí),室溫?cái)嗔秧g性也略有提高。
【圖文】：

內(nèi)蒙古科技大學(xué)碩士學(xué)位論文化合物的晶體結(jié)構(gòu)、相圖及特點(diǎn)結(jié)構(gòu)為有序立方 B2 結(jié)構(gòu)，它屬于 Hume-Rothery β相電子.1 所示。價(jià)電子與原子比例為 3/2，是由金屬鍵和共價(jià)鍵兩比較穩(wěn)定。這種有序立方結(jié)構(gòu)通常被認(rèn)為是兩種簡單立方立方結(jié)構(gòu)亞晶格的頂點(diǎn)分別被Ni 原子和Al 原子占據(jù)。

則形成 Ni 的空位。另外，由于原子熱振動(dòng)，NiAl 合金極易形成熱空位，特別高于 0.33Tm（熔點(diǎn)）時(shí)，熱空位的濃度增加顯著。(2) 線強(qiáng)度：在 NiAl 中可位錯(cuò)有 a<100>，a<110>和 a<111>，其中 a<100>位錯(cuò)在所有方向都具有最低造成刃型位錯(cuò)所需的能量要遠(yuǎn)低于螺型位錯(cuò)。a<110>{100}刃型位錯(cuò)可以形成0>{100}刃型位錯(cuò)，而能量不變。取向與 a<110>{100}刃型位錯(cuò)線相近的位錯(cuò)成兩個(gè)具有合適方向的 a<100>{100}位錯(cuò)。多晶 NiAl 塑性差的主要原因是位矢量為<100>，只能提供三個(gè)滑移系，不能滿足多晶滑移所要求的 5 個(gè)滑移系度：層錯(cuò)、晶界和相界面是NiAl 合金晶格中的面強(qiáng)度的三種滑移方式。在(發(fā)生單滑移，但堆垛層錯(cuò)和反相疇界的滑移可以在(110)晶面的 a<100>、a<11>上產(chǎn)生。a<100>位錯(cuò)還可以分解為復(fù)雜的層錯(cuò)。滑移面、滑移矢量和溫度會(huì))和(112)面上的反相疇界，在 240~260 mJ/m2范圍內(nèi)發(fā)生變化。經(jīng)過大量的實(shí)明，，NiAl 中加入大量合金元素可以明顯降低反相疇界能，通過這一研究也為供了指導(dǎo)方向[6~7]。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V252;TG132.3

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本文編號(hào)：2623561