由于纯铌较差的高温抗氧化性能，合金化方法能够改善自身高温抗氧化性能。从1959年以后，Boeing公司和Wah Chang公司开始合作研制出C-256铌合金，但该合金未能被轧制成薄板，而后Steve Yih作为Wah Chang公司主席，一次熔炼出可轧制成薄板的C-103（Nb-10Hf-1Zr）合金，铌合金开始应用于汽轮机和生产用高温合金。二次世界大战使得铌受到美国政府的高度重视，并且成为重要的战略物资，运用在喷气式飞机发动机和火箭推动器上。此后，伴随着对耐热合金强烈的需求，又研制出了Cb-752（Nb-10W-2.5Zr），C-129Y（Nb-10W-10Hf-0.1Y），FS-85（Nb-28Ta-10W-1Zr），PWC-11（Nb-1Zr-0.1C），SCb-291（Nb-0Ta-10W）等型号的铌合金，其主要添加的合金元素有Ta，Hf，w，Zr，Ti，C等。其中C添加提高弥散强化的作用，Ti和Zr能够使氧化皮层分别形成TiO2-3Nb2O5相及6ZrO2-Nb205相，该氧化物具有紧密的立方晶格，阻碍氧的扩散，从而减慢合金的氧化速度。
现阶段，国内外研究对象主要以Nb-Si、Nb-Ti-Si及Nb-Si-Cr体系为主，通过固溶合金元素（Al、B、Hf、Cr、V及稀土元素等）提高合金的高温应用性能。合金主要由Nb固溶体与Nb5Si3中间相构成，其中，合金元素Hf用于提高合金中y-Nb5Si3在1300C下的稳定性，Al能够减缓氧在a-Nb5Si3晶界处的氧化速度，B阻碍氧在固溶体中的扩散。图1为典型的Nb-Si-Cr基高温合金的物相结构以及铸造而成的叶片雏形。Nb-Si-Cr基合金中除了Nb固溶体以及Nb5Si3中间相外，还有由Cr2Nb基Laves相。这种拓扑密堆结构的Laves相具有较高的硬度和耐高温性能，有助于提高铌合金的高温抗氧化性能。
图1新型铌合金组织结构及其叶片雏形
虽然合金化能够较大的改善Nb的抗氧化性能，但是要求固溶到Nb中的合金元素的含量需要超过临界值，这又使得Nb的高温力学行能在一定程度上有所下降。同时铌合金的抗氧化性能未能达到所需求的使用温度，尤其在1200℃以上的抗氧化性能差，制约其在高温有氧环境下的应用。所以，合金化的方法提高Nb的高温使用性能仍然具有一定的局限性。
本文由桑尧热喷涂网收集整理。本站文章未经允许不得转载；如欲转载请注明出处，北京桑尧科技开发有限公司网址：http://www.sunspraying.com/
|
