Ti、Zr和Hf元素协同优化Nb-Si基合金组织、相组成和室温断裂韧性(英文)

作者：王琪; 赵天宇; 陈瑞润; 王晓伟; 徐琴; 王墅; 傅恒志

来源：Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2023, 1-14.

• Nb-Si基合金
• 合金化
• 断裂韧性
• 裂纹扩展

采用真空电弧熔炼的方法制备了Nb-16Si-xTi-yZr-zHf (x=18， 22; y=0， 4; z=0， 4)合金并研究了Ti， Zr与Hf元素对Nb-Si基合金物相组成，显微组织，断裂韧性以及裂纹扩展行为的影响。结果表明：单独添加4 at.% 的Zr元素促进了(Nb， X)3Si → Nbss/γ-(Nb， X)5Si3共析反应的发生。同时添加Ti，Zr，Hf元素进一步促进了共析反应的发生。裂纹倾向于在(Nb， X)3Si中扩展，当裂纹途径Nb基固溶体时会发生偏转。细密的Nbss/γ-(Nb， X)5Si3共晶组织以及层状Nbss/γ-(Nb， X)5Si3共晶组织可以使裂纹产生桥接与分支，阻碍裂纹的扩展。Nb-16Si-22Ti-4Zr-4Hf的合金化元素含量最高，因此其室温断裂韧性最好(11.62 MPa·m1/2)，相较于Nb-16Si-18Ti提高了87.7%。这种性能的提升主要归因于层状共晶组织的存在。

• 单位
  机电工程学院; 哈尔滨工业大学; 河南工业大学