CN110016602B - 一种Laves相Cr2Nb基高温合金 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种Laves相Cr2Nb基高温合金，化学式为Cr‑12Nb‑5Ti‑5Mo‑5Si，通过合金化元素在Laves相Cr2Nb中的择优分布，提高合金组织中Cr2Nb的体积分数，并制备全耦合生长的Cr2Nb/Crss共晶组织，从而改善合金的综合力学性能和热稳定性，为Cr2Nb高温合金的工程化应用奠定基础。
Description
技术领域
本发明属于高温合金领域，涉及一种Laves相Cr2Nb基高温合金。
背景技术
现有Laves相Cr2Nb高温合金为Cr2Nb和固溶体Crss的两相组织，受共晶反应 L→Cr2Nb+Crss的限制，共晶组织中Cr2Nb的体积分数不超过50％，难以发挥Cr2Nb 优异的力学性能，导致合金的综合力学性能较差，同时合金的热稳定性较差，难以满足高温合金苛刻的应用条件。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明目的是提供一种Laves相Cr2Nb基高温合金，通过合金成分设计提高合金组织中Cr2Nb的体积分数，改善合金的综合力学性能和热稳定性。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种Laves相Cr2Nb基高温合金，其化学式为Cr-12Nb-5Ti-5Mo-5Si，通过添加合金化元素Ti、Mo及Si使合金成分向共晶点移动，制备全耦合生长的共晶组织 Cr2Nb/Crss。
进一步，其凝固组织中Cr2Nb的体积分数为57％。
进一步，其凝固组织在室温条件下合金的断裂韧性、屈服强度、弹性模量及维氏硬度分别为14MPa·m1/2、1980MPa、218GPa和8.3GPa。
本发明的Laves相Cr2Nb基高温合金，设计的合金配方为Cr-12Nb-5Ti-5Mo-5Si(at.％)，在Cr-Nb二元成分的基础上添加适量的合金化元素Ti、Mo和Si，通过合金化元素在Laves相Cr2Nb中的择优分布，提高合金组织中Cr2Nb的体积分数，并制备全耦合生长的Cr2Nb/Crss共晶组织，从而改善合金的综合力学性能和热稳定性，并采用电弧熔炼技术对此配方合金进行熔炼制备。
通过合金化元素Ti、Mo及Si在Cr2Nb中的偏聚来提高Cr2Nb的体积分数，并改善Cr2Nb的室温脆性；同时通过合金化元素Ti、Mo及Si的添加使合金成分向共晶点移动，制备全耦合生长的共晶组织Cr2Nb/Crss，最终提高合金的综合力学性能和热稳定性，为Cr2Nb高温合金的工程化应用奠定基础。
五元合金Cr-12Nb-5Ti-5Mo-5Si凝固组织中Cr2Nb的体积分数提高到了57％，合金的综合力学性能也得到了显著改善，室温条件下合金的断裂韧性、屈服强度、弹性模量及维氏硬度分别为14MPa·m1/2、1980MPa、218GPa和8.3GPa，同时合金组织在 1200℃/50h的热处理条件下未发生明显变化，具有良好的热稳定性。
附图说明
图1(a)凝固条件下的合金组织显微图；
图1(b)热处理条件下的合金组织显微图；
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
本发明的Laves相Cr2Nb基高温合金，配方为Cr-12Nb-5Ti-5Mo-5Si(at.％)，在Cr-Nb二元成分的基础上添加适量的合金化元素Ti、Mo和Si，通过合金化元素在Laves 相Cr2Nb中的择优分布，通过添加合金化元素Ti、Mo及Si使合金成分向共晶点移动，制备全耦合生长的共晶组织Cr2Nb/Crss。
图1(a)和图1(b)为五元合金Cr-12Nb-5Ti-5Mo-5Si的显微图，其中图1(a) 为凝固条件下的合金组织，为全耦合生长的共晶组织Cr2Nb/Crss，组织中Cr2Nb的体积分数提高到了57％；其凝固组织在室温条件下合金的断裂韧性、屈服强度、弹性模量及维氏硬度分别为14MPa·m1/2、1980MPa、218GPa和8.3GPa。
图1(b)为热处理条件下的合金组织，合金组织在热处理条件下并未发生明显变化，仍旧保持良好的共晶形貌，具有良好的热稳定性。
最后应该说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。
Claims (2)
1.一种Laves相Cr2Nb基高温合金，其特征在于：其化学式按原子百分比为Cr-12Nb-5Ti-5Mo-5Si，通过添加合金化元素Ti、Mo及Si使合金成分向共晶点移动，制备全耦合生长的共晶组织Cr2Nb/Crss；其凝固组织中Cr2Nb的体积分数为57％。
2.如权利要求1所述的Laves相Cr2Nb基高温合金，其特征在于：其凝固组织在室温条件下合金的断裂韧性、屈服强度、弹性模量及维氏硬度分别为14MPa·m1/2、1980MPa、218GPa和8.3GPa。
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