原位合成超细晶Laves相NbCr2基合金的热稳定化机制与高温力学行为研究

采用机械合金化和热压的粉末冶金工艺路线来原位合成出成分和组织均匀、具有微/纳米晶结构的超细晶Laves相NbCr2基合金。从热力学和动力学角度来分析影响超细晶Laves相NbCr2基合金热稳定性的因素及其微观机制，探索添加适当的高温下稳定的氧化物颗粒和合金元素来提高热稳定性的效果，并揭示其热稳定化机制。通过分析超细晶Laves相NbCr2基合金的高温变形行为和蠕变行为，揭示其高温力学性能和蠕变性能的影响因素及其微观机制；综合考虑电子浓度和原子尺寸效应来选择合适的第三合金元素，探索添加适当合金元素来提高高温力学性能和蠕变性能的效果，建立高温强化物理模型和蠕变物理模型，揭示高温塑性变形机理和高温蠕变微观机制。最终使高强高韧的超细晶Laves相NbCr2基合金的热稳定性、高温力学性能和蠕变性能达到工程化应用的程度，为发展一种耐温在1200℃以上的新型高温结构材料提供理论和技术支撑。

采用机械合金化和热压工艺原位合成出成分和组织均匀、具有微/纳米晶结构的Laves相NbCr2基合金。系统研究了Cr-33.3Nb单相Laves相NbCr2合金、Cr-12Nb 两相NbCr2/Cr合金和Cr-77.5Nb 两相NbCr2/Nb合金的热稳定性、高温力学行为以及Cr-12Nb和Cr-77.5Nb合金的高温蠕变性能。探索了合金元素Ni对Cr-12Nb合金以及Ni、Si、Mo和Nd2O3对Cr-77.5Nb合金热稳定性的影响；探索了合金元素Ni对Cr-12Nb合金以及Si和Mo对Cr-77.5Nb合金高温力学行为和高温蠕变性能的影响。优化出了具有较佳热稳定性、高温力学性能和蠕变性能的合金成分为(Cr-77.5Nb)-5at%Si和(Cr-77.5Nb)-2.5at.%Mo，其中，以 (Cr-77.5Nb)- 5at%Si合金的综合性能最佳。(Cr-77.5Nb)-5at.%Si合金的室温抗压强度、屈服强度和塑性应变分别可达3144MPa、2190MPa和13.2%；1200℃，100h热暴露后的室温抗压强度、屈服强度、塑性应变分别可达3045MPa、2097Mpa和15.4%；800℃、1000℃和1200℃下的压缩强度分别可达1813.1MPa、1361.5MPa和758.6MPa；800℃、1000℃和1200℃下的屈服强度分别可达1508MPa、1301.6MPa和728.1MPa；1000℃，150MPa和200MPa下的稳态蠕变速率分别为1.1×10-7s-1和9.2×10-6s-1。(Cr-77.5Nb)-2.5at.%Mo 合金的室温抗压强度、室温屈服强度和室温塑性应变分别可达3087MPa、2390Mpa和6.0%；1200℃，100h热暴露后的室温抗压强度、室温屈服强度和室温塑性应变分别可达3040MPa、2004MPa和10.6%；800℃、1000℃和1200℃下的压缩强度分别可达1751MPa、1256.6MPa和810.1MPa；800℃、1000℃和1200℃下的屈服强度分别可达1263.7MPa、1106.1MPa和733.5MPa；1000℃，150MPa和200MPa下的稳态蠕变速率分别为1.2×10-5s-1和5.3×10-5s-1。以上优化出的合金成分及其性能可为发展一种新型高温结构材料提供理论和技术支撑。