Ag和稀土Y复合添加对金属间化合物NiAl显微组织的影响
2011-09-27吕墨豪杜兴蒿
高 崇,吕墨豪,杜兴蒿
(沈阳航空航天大学材料科学与工程学院,辽宁 沈阳 110136)
B2结构的有序金属间化合物NiAl具有密度低、熔点高、热导率好和优异抗氧化性而成为有望替代Ni基高温合金的新型高温结构材料。然而,普通制备态NiAl材料表现出的很低室温拉伸塑性以及高温强度严重削弱了它作为高温结构材料的使用价值[1-2]。实验证明,合金化是改善脆性材料性能最有效和最常用的方法。其中比较有特点的几种合金化方法得到了材料学者的重视。(1)稀土元素在NiAl材料中间隙固溶度几乎为零,且是很强的表面活性剂,因而,会明显改善细化NiAl材料的铸造微观组织,进而提高其力学性能[3];(2)在NiAl材料中固溶度很高的元素如Cu等,研究表明快速凝固条件下大量Cu固溶在NiAl晶格中可获得一定量的拉伸塑性[4];(3)在NiAl材料中固溶度很低的元素如Ag等,在NiAl合金中易形成韧性的第二相,通过第二相韧化改善合金的力学性能[5]。
令人感兴趣的是[6-8]一些同样是 B2晶体结构的稀土金属间化合物具有良好的室温塑性和韧性。例如,铸造退火态YCu以及YAg室温拉伸应变分别达到12%和20%,DyCu平面断裂韧性KIC 值为23 MPa·m-2~28 MPa·m-2,都远远高于脆性的NiAl材料。在材料研究中,通过多种元素合金化从而制备多相微观组织往往是改善脆性材料性能的最有效的方法。为此,我们在NiAl合金中加入Y和Ag元素,期望Y和Ag元素同时发挥韧化作用,从而改善NiAl的组织性能。
1 实验材料及方法
实验采用 99.9 Ni,99.9 Al,99.9 Y,99.9 Ag(wt.%)为原料,在氩气保护下,利用非自耗钨电极,在水冷铜坩埚中熔炼不同Y和Ag(Ag:Y=1∶1,at.%)含量的合金锭,合金成份如表 1 所示。……
