材料的性能和組織是密切相關的,而初始非穩(wěn)態(tài)的凝固過程在很大因素上決定著組織的最終凝固形態(tài)。因此,對初始過渡區(qū)內(nèi)組織演變存在研究的意義。本文以定向凝固NiAl-V系共晶合金為研究對象,通過控制抽拉速率來研究初始過渡區(qū)內(nèi)組織形態(tài)的轉(zhuǎn)變,以及對穩(wěn)態(tài)區(qū)內(nèi)組織生長的影響。同時,通過計算初生相與共晶組織的界面生長溫度,研究了二者之間的競爭生長機制。本文利用高溫度梯度定向凝固裝置制備了NiAl-32V亞共晶合金、NiAl-39V共晶合金、NiAl-43V過共晶合金。分別研究了抽拉速率對三種成分合金凝固過程中的組織演變,以及初生相和共晶組織的競爭生長關系。得到的主要結論如下:NiAl-32V亞共晶合金的初始過渡區(qū)在實驗抽拉速率條件下（ν=6¹50μm/s）均為兩個階段。即第一階段組織為胞狀初生β_NiAl+（α+β）共晶,隨著凝固距離的增加,向第二階段枝晶狀初生β_NiAl+（α+β）轉(zhuǎn)變。而在穩(wěn)態(tài)區(qū)內(nèi)均表現(xiàn)為初生β_NiAl相先于共晶組織生長,并隨著生長速率的增加,枝晶逐漸細密。固液界面經(jīng)歷了胞枝、枝的變化;NiAl-... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古科技大學內(nèi)蒙古自治區(qū)

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

NiAl的B2型晶體結構[14]

內(nèi)蒙古科技大學碩士學位論文-4-0.2887nm。當偏離等計量比時，化學計量比隨晶格常數(shù)呈一次關系。圖1.1NiAl的B2型晶體結構[14]相圖是研究合金凝固過程中組織演化等最直觀的工具，圖1.2給出NiAl二元平衡相圖。由圖可知，Al的熔點在639.9℃左右，Ni的熔點在1455℃左右。除Al、Ni固溶體外，存在5種Ni-Al化合物，分別為NiAl、Ni3Al、Ni5Al3、Ni2Al3，NiAl3。并且隨著化學計量比和溫度的改變，所形成的二元化合物具有不同的晶體結構、晶格常數(shù)和空間群。相對低溫下，NiAl相在一個很寬的成分范圍，（45%-60%，at.%）。而在高溫下，這個范圍會繼續(xù)擴大，由此可知，NiAl相可以穩(wěn)定存在，并且為后續(xù)在NiAl金屬間化合物中添加其它難溶元素提供了有力的基矗有些元素可以和NiAl形成偽二元共晶系。例如Cr、Mo、V等。當這些元素的含量小于它們在NiAl中的最大固溶度時，往往會產(chǎn)生固溶強化，有利于材料性能。當這些元素的含量達到共晶成分時，就會與NiAl發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，從而形成棒狀或?qū)悠瑺罟簿ЫM織。圖1.2NiAl二元平衡相圖[13]

內(nèi)蒙古科技大學碩士學位論文-6-較低（5.9g/cm3），僅為Ni基高溫合金的2/3，再加上較好的抗氧化性能和高熱傳導性能使得NiAl金屬間化合物在航天航空材料中取得重要關注，但NiAl合金高溫強度低和室溫塑性差的兩大短板阻礙了其實用化[15~18]。眾所周知，若想達到優(yōu)異的性能必須獲得理想的組織，目前針對于NiAl金屬間化合物的研究主要是引入第三元素，通過合金化方法來達到細化晶粒、加入強化相和制備多相合金的目的，而通過上述手段已經(jīng)使得該合金的強度和韌性都有所提高。（1）宏觀合金化根據(jù)所摻雜第三元素的固溶量，可將第三元素分為三大類。第一類元素（A類元素）Sc（鈧）、Y（釔）、La（鑭）、Ti（鈦）、Zr（鋯）、Hf（鉿）等是與NiAl金屬間化合物固溶度很小的元素，A類元素的加入一般往往會和Ni、Al元素形成三元金屬間化合物；第二類元素（B類元素）V（釩）、Cr（鉻）、Mo（鉬）、W（鎢）、Re（錸）等元素的加入會和NiAl形成偽二元共晶合金，這也是改善NiAl金屬間化合物性能的研究中最為廣泛的一個方向；第三類元素（C類元素）Fe（鐵）、Ru（釕）、Os（鋨）、Co（鈷）、Rh（銠）、Ir（銥）、Ni（鎳）、Pd（鈀）、Pt（鉑）、Cu（銅）等因其與NiAl有很大的固溶度，會形成典型的B2晶體結構的固溶體；如圖1.3所示。第一類元素位于元素周期表的第ⅢB、ⅣB和ⅤB族。第二類元素位于ⅥB族。第三類元素主要位于ⅤⅢ族。同時也有一類元素與NiAl合金化后的行為尚未研究。圖1.3周期表中三種典型NiAl-X相平衡位置[14]（2）微合金化相比較宏觀合金化，微合金化也是一類改善合金性能的重要方法。根據(jù)Baker和Munroe[19]研究表明，少量的硼加入富Ni的Ni3Al金屬間化合物中會發(fā)生馬氏體


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