一种Nb-Si基多元合金的制备方法

摘要

本发明公开了一种Nb-Si基多元合金的组织控制制备方法，该方法采用非平衡快速定向凝固和热处理的组合工艺对Nb-Si基多元合金的组织进行控制；弱化了合金中硅化物的小平面生长特性，显著降低合金中强化相Nb5Si3和抗氧化相Cr2Nb的尺寸，使Nb-Si基多元合金的稳态组织以Nbss相为基体，强化相Nb5Si3成蠕虫状均匀分布在基体上，抗氧化相Cr2Nb成颗粒状均匀分布或固溶于基体中，其中蠕虫状Nb5Si3相的平均长度小于20μm，宽度为5μm，颗粒状Cr2Nb相的尺寸小于10μm，两相含量不低于35％。通过组织控制，使合金中含有足够Nb5Si3和Cr2Nb相，以保证合金在具有优良高温力学性能和抗氧化性的前提下，具有良好的室温韧性和延性。

主权项

一种采用非平衡快速定向凝固和热处理的组合工艺对Nb‑Si基多元合金的制备方法，该方法包括有熔炼制锭步骤、切割制棒步骤、定向凝固步骤，其特征在于：所述Nb‑Si基多元合金的具体成分为Nb50Si12Ti24Al2Cr10Hf2；所述定向凝固步骤之后还进行真空热处理步骤；所述熔炼制锭步骤采用真空非自耗电弧熔炼或真空自耗熔炼制备Nb50Si12Ti24Al2Cr10Hf2合金锭；先对真空室抽真空度至1×10－2Pa～1×10－4Pa，然后充高纯氩气使真空室的真空度至0.1×105Pa～0.8×105Pa；熔炼过程中电流为800～1300A，反复熔炼3～5次确保锭子成分均匀；所述定向凝固步骤为非平衡快速定向凝固工艺，即采用在液态金属冷却定向凝固设备中，抽真空室的真空度至1×10－2Pa～1×10－4Pa；然后以1℃/min～10℃/min的升温速率使液态金属冷却定向凝固设备的真空室温度升至1000℃；在1000℃温度下充入氩气；继续加热使真空室的温度达到1600～2200℃；在1600～2200℃的温度下保温20min后，开始以30～200mm/min的抽拉速度进行定向凝固处理；所述真空热处理步骤为调节真空热处理炉的真空室的真空度至1×10－2Pa～1×10－4Pa；然后以5℃/min～15℃/min的升温速率使真空热处理炉的炉内温度至1100～1500℃，并在1100～1500℃温度下保温2～100h后，随炉冷却，取出，制得Nb50Si12Ti24Al2Cr10Hf2合金热处理试棒；制得的Nb50Si12Ti24Al2Cr10Hf2合金热处理试棒的稳态组织以NbSS相为基体，强化相Nb5Si成蠕虫状、Laves相Cr2Nb成颗粒状均匀分布在基体上，其中蠕虫状Nb5Si3相的平均长度小于20μm，宽度5μm，颗粒状Cr2Nb相的尺寸小于10μm，两相含量不低于35%。