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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
NiTiAl基合金作为一种新型轻质高温结构材料，在航空航天领域具有十分广阔的应用前景。Al、Nb的添加可以显著提高NiTi合金的室温和高温强度，但是合金600℃以上的强度依旧不足。本文系统研究了Mo和Hf对NiTiAl合金微观结构和力学性能的影响规律，在此基础上发展并重点研究了Ni47Ti45Al5Nb2Mo1合金的微观组织结构和力学性能，为高性能NiTiAl基合金工程应用奠定了理论和技术基础。获得的主要研究结果如下：系统研究了Mo含量及Ni/Ti值对NiTiAlMo合金微观结构和力学性能的影响规律。发现在Ni50Ti43-xAl6Mox (x=0-3)合金中，当Mo含量不超过1 at.%时，合金由NiTi基体和Ti2Ni相组成；当Mo含量达到1.5at.%时，合金中析出大量纳米级BCC结构的Mo(Ti)固溶体相（MoSS）。随着Mo含量增加，合金的室温压缩屈服强度和硬度增加，塑性降低；而高温屈服强度则先提高后下降，在1 at.%Mo时达到最大值。Mo的固溶强化是提高合金强度的主要因素。NiTiAlMo合金的微观组织和力学性能随着Ni/Ti值变化而明显改变。随着Ni/Ti值的增加，Ti2Ni相的尺寸和体积分数均逐渐降低，析出强化效果减弱，导致合金600~700℃的屈服强度也逐渐降低。800℃下合金的屈服强度随着Ni/Ti值增加先升高后降低，在Ni/Ti=1处达到最大值。研究发现，Ni47Ti45Al5Nb2Mo1合金铸态组织由NiTi基体、Ti2Ni相、(Ti,Nb)2Ni相和(Nb,Ti)SS相组成，等温锻造后晶粒垂直锻造方向伸长，晶粒内部析出大量BCC结构的纳米 (Nb,Ti)SS相，与NiTi基体具有半共格关系且二者晶格错配度为6.7%。经过1060~1220℃固溶处理后合金中(Nb,Ti)SS相体积分数逐渐减少，但Ti2Ni相含量变化不明显。800℃/100h时效后，晶粒内部析出大量纳米级半共格的Ni2TiAl相，产生沉淀强化效果。定向凝固后合金具有明显的取向。通过合金成型方法与热处理制度的系统研究，Ni47Ti45Al5Nb2Mo1合金室温和高温性能达到良好的匹配。合金经过等温锻造+1100℃/6h+800℃/6h热处理，其室温拉伸屈服强度达到1030MPa，延伸率为2%，比强度为165×10-3MPa•m3/kg；650℃屈服强度达到660MPa，延伸率为20%；800℃屈服强度达到345MPa，延伸率为25%。该合金的主要强化机制包括：Nb和Mo的固溶强化，Ti2Ni相的析出强化以及(Nb,Ti)SS相的沉淀强化作用。合金在600~750℃具有良好的持久寿命，650℃/340MPa下的持久寿命达到206h。定向凝固使合金的室温拉伸强度和高温持久寿命显著提高。室温拉伸屈服强度达到1300MPa，相比铸态时提高了70%；由于定向凝固消除了横向晶界，促使合金800℃/137MPa时的持久寿命获得突破，达到582h，是锻造合金的14倍。该合金在700~800℃具有优异的抗氧化性能，700℃和800℃下100h的氧化增重分别为0.57mg/cm2和2.29mg/cm2。系统研究了Hf对Ni50Ti46Al4合金微观结构和力学性能的影响。Ni50Ti46-xAl4Hfx (x=0~6)合金由NiTi基体和Ti2Ni相组成，Hf全部溶解在两相中，且溶解度随着Hf含量的增加而增大。Hf的添加起到固溶强化、促进Ti2Ni相析出强化和提高高温稳定性作用，使合金强度显著提高。随着Ni/Ti值增加，Ti2Ni相的尺寸和数量急剧减少，析出强化效果减弱，高温屈服强度先降低后增加最后略微降低，在Ni/Ti=1时屈服强度最低，Ni/Ti=1.14时屈服强度最高。当Ni/Ti1时，Hf的固溶强化影响提高，Ti2Ni相的均匀弥散分布对强化更有利，因此合金的高温屈服强度随着Ni/Ti值增加而升高。等温锻造Ni49Ti43Al4Nb2Hf2合金由NiTi基体、Ti2Ni相及富Hf相组成。室温和650℃下，合金的屈服强度分别为1070MPa和610MPa，这主要归因于Hf的固溶强化作用及富Hf相的析出强化作用。1100℃/6h固溶处理后，合金中的富Hf相的数量明显减少，Ti2Ni相基本消失，导致合金的高温屈服强度相比热处理前降低；1140℃/6h固溶处理后，富Hf相则基本消失，但是Ti2Ni相析出且呈均匀弥散分布，从而使合金的高温屈服强度相比热处理前提高。 |
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发表于 2022-8-30 16:48:32
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