《Nb/Mo-Si基超高溫材料體系的相關係與合金化研究》是依託北京科技大學，由李長榮擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：Nb/Mo-Si基超高溫材料體系的相關係與合金化研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：李長榮
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
以鈮或鉬為基的合金可同時包含室溫增韌相、高溫增強相、抗環境氧化相等，其中各組成相的合理匹配能使噴氣式發動機的高溫部件在更高的溫度下以更高的效率運行。目前的研究重點正朝著多元復相材料體系的方向發展，隨之對相關的相平衡關係、相圖熱力學和合金化原理等基礎信息提出了迫切的需求。本項目將重點針對Mo-Nb-Si-X(X=B,Cr,Hf/W)多元合金體系，通過相平衡實驗和熱力學最佳化，建立熱力學資料庫。並在此基礎上，開展高穩定性多相平衡共存組織的理論預測與實驗研究。系統深入地分析Nb/Mo-Si基超高溫合金體系中可供協同調控增韌、增強、抗氧化的合金元素最佳化組合和相互作用影響程度，以及原位獲得理想微觀結構的有效形成條件和組織演化規律，取得相平衡計算和相組成設計的緊密關聯。進而為開展Nb/Mo-Si基多元超高溫合金材料的合金設計、組織控制和工藝最佳化等提供必要的相平衡實驗數據和熱力學理論基礎。
結題摘要
本項目重點針對Nb/Mo-Si基超高溫合金構成的Mo/Nb-Si-X（X=Al, Cr, Hf, Ti, V, W）二元及三元系（包括Mo-V、Nb-V、Mo-Nb、Hf-Si、Mo-Nb-V、Nb-Si-V、Mo-Si-V、Hf-Mo-Si、Al-Mo-Si、Al-Nb-Si、Cr-Mo-Si、Cr-Nb-Si等），開展相平衡實驗測定和熱力學最佳化評估。在此基礎上，系統研究合金元素在室溫增韌相、高溫增強相、抗環境氧化作用相中的溶解度及其隨溫度和成分的變化、多相穩定共存的成分-溫度範圍、以及不同成分合金體系的相平衡、相組成、組織演化規律等，進而為開展Nb/Mo-Si基多元超高溫合金材料的合金設計、組織控制和工藝最佳化等提供必要的相平衡實驗數據和熱力學理論基礎。 研究發現Mo-V和Nb-V二元系低溫區存在的固態溶解度間隙。採用合金法、擴散偶法、差熱分析法、掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡等方法，分別對Mo-V、Nb-V、Mo-Nb-V體系的等溫平衡成分、界面平衡關係、相轉變溫度、顯微組織形貌、相分解機制（調幅分解和形核長大）等進行了綜合的測定和分析，並利用CALPHAD方法，通過建立合理的熱力學模型，最佳化評估了Nb-V、Mo-V、Mo-Nb-V體系的熱力學數據，進而確定了Bcc相在低溫下出現溶解度間隙和調幅分解的溫度-成分區間。針對合金元素V和Hf分別與Nb-Si和Mo-Si構成的Nb-Si-V、Mo-Si-Hf及Mo-Si-V三元系，設計並進行了不同成分合金的液固轉變及相平衡實驗。通過對合金凝固路徑和等溫平衡相關係的合理分析，確定了Nb-Si-Hf、Mo-Si-Hf及Mo-Si-V三元系的液相面投影圖和等溫截面圖。最佳化獲得了相應體系的熱力學特徵參數，結合文獻報導的Nb-Si-Hf三元系熱力學參數，構建了Nb-Mo-Si-V和Nb-Mo-Si-Hf四元系熱力學資料庫。 本項目的前期工作研究了Mo-Nb-Si-Ti和Nb-Si-Ti-W四元系，當前工作仍在研究Mo-Nb-Si-Al和Mo-Nb-Si-Cr四元系，結合本項目研究的Nb-Mo-Si-V和Nb-Mo-Si-Hf四元系，有望構建一個Mo-Nb-Si基多元體系熱力學資料庫。將相平衡計算和相平衡設計緊密關聯，進而為超高溫合金結構材料的合金設計，組織控制和工藝最佳化提供有力的實驗數據及理論基礎。
