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《中南大学》 2005年
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Nb-Ti-Al(Si)铌合金高温氧化行为的研究

张霞  
【摘要】:多相铌合金具有熔点高、密度低,高温高强等优异性能,是重要的高温结构候选材料。但较差的抗氧化性能严重制约其在高温领域的应用,迄今为止对多相铌合金氧化行为缺乏系统深入的实验研究,相关理论模型尚未建立。本研究采用真空电弧熔炼制备了单/双相Nb-Ti-Al合金,采用粉末冶金工艺制备了Nb-Ti-Si-Al双相合金,利用金相分析、XRD、SEM、EDS等手段首次研究了单/双相铌合金中成分、显微组织与氧化行为之间的相关性规律。在实验研究的基础上,对铌合金高温氧化行为作了初步的理论分析,对Wagner活性元素选择性氧化条件作了修正。得到以下结论: 1.Nb-Ti-Al合金中的Ti可降低氧在基体里的固溶度和扩散速率。β+δ两相合金Nb-30Ti-15Al和Nb-15Ti一11Al抗氧化性能较好,合金中均匀分布的δ相可降低氧的扩散速度。β单相合金Nb-35Ti-6Al中因Ti的偏析发生内氧化,加速了合金的氧化。 2.粉末冶金法制备的Nb-38Ti-11Si-3Al合金的抗氧化能力优于Nb-Ti-Al合金。原因主要有:α-Ti片层组织降低了氧在基体中的固溶度并促使Ti由内氧化向外氧化转化;(Ti,Nb)_5Si_3相的氧化速率很慢,且降低了氧在基体中的固溶度。但α-Ti的偏聚使β相中Nb含量增高而发生失稳氧化。 3.预测了Nb-Ti-Al合金、Nb-38Ti-11Si-3Al合金和文献中同体系铌合金在不同温度下的氧化增重;建立了双相铌合金独立氧化模型并用实验和文献数据进行评估;探讨了两相铌合金发生选择性氧化的临界条件。计算结果表明当u(u=1/2(k_r/D)~(1/2))值处于0.1~0.124范围内Al才能发生选择性氧化,相应的Si的选择性氧化要求u处于0.185~0.192范围内。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TG172

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