郭丰伟，康永旺，肖程波

(北京航空材料研究院 先进高温结构材料重点实验室，北京 100095)



稀土元素(La,Sm,Tb)合金化铌硅材料显微组织及室温断裂韧度

郭丰伟，康永旺，肖程波

(北京航空材料研究院 先进高温结构材料重点实验室，北京 100095)

采用真空非自耗电弧熔炼制备添加稀土元素的Nb-20Ti-16Si-3Al-3Cr-2Hf合金纽扣锭，稀土元素为不同含量的Sm, La, Tb。对铸态合金进行微观组织分析和室温断裂韧度测试。结果表明：合金主要由(Nb,Ti)相与Nb5Si3相组成，不同部位存在多种微观组织，粗大的两相组织存在宏观聚集现象；纽扣锭中普遍存在规则的共晶晶胞和以Nb5Si3相为核心的板条状晶胞；共晶晶胞中心为Nb5Si3相和铌固溶体相Nbss组成的层片状组织，外围为粗大的“齿状”两相组织；板条状晶胞的Nb5Si3相核心保留了完整的平直界面和规则的棱角，晶胞外围主要由细小网状的硅化物和粗大的树枝状Nbss相组成。使用多元线性回归分析不同稀土含量与合金室温断裂韧度的关系，不同稀土含量的合金室温断裂韧度值分布在11～15MPa·m1/2之间，多元线性逐步回归分析后得到室温断裂韧度Kq与稀土含量(Sm，La，Tb)的关系为Kq=10.344+6.896La+2.993Sm。

铌硅材料；稀土元素；微观组织；室温断裂韧度

热端部件的工作温度是决定航空发动机和地面燃气轮机推重比、燃油经济性等性能的关键因素，镍基高温合金的使用温度上限已经从几百摄氏度跃升至1100℃以上[1-3]，然而，受到镍基高温合金本身熔点的限制，其很难在高于1200℃的环境中使用，为了满足下一代航空发动机更高推重比的要求，工作温度在1200～1400℃之间的新一代高温结构材料是必然的发展方向。……