2018材料前沿第四讲.pptVIP免费

材料科学与工程前沿航空航天高温结构材料High-TemperatureStructuralMaterialsinAerospace北京航空航天大学材料学院2018年4月，沙江波七、Nb-Si基高温合金T/Wratio20WroughtsuperalloyCastsuperalloyDS-superalloySingle-cystalsuperalloy1320℃6508501050125014501650T/Wratio8T/Wratio10T/Wratio1519401960198020002020Temperature℃Whatmaterialscouldbequalified？T/W:ThrusttoWeightRatioforAero-EngineSuperalloycannotmeetdesignrequirementsofaeroenginesSuperalloycannotmeetdesignrequirementsofaeroenginesCeramicsmatrixcompositesGoodstrengthandoxidationresistanceatHT;Brittle,difficulttoprocessC/CcompositesLowdensity,goodstrengthatHT;Pooroxidationresistance&DifficulttoprocessNb/Sibasedintermetallics(composites)Goodformability,andComprehensiveadvantageinmechanicalperformanceatHTPoorductilityandoxidationresistancePotentialcandidatesareasfollowsPotentialcandidatesareasfollows元素周期表Nb具有良好的室温塑韧性，机械加工性和高的熔点（2447ºC，超过Ni约1000ºC)，以及热传导率大,热膨胀系数小,弹性系数大,密度小,到熔点都保持稳定b.c.c.承温能力：1200~1700ºC.可以采用多种方式强化、韧化和改善抗氧化性:1、强化Nb及合金的特点Nb及合金的特点固溶强化—Mo,W,Hf,Cr,Al,Si等能与Nb形成置换固溶体，W、Mo最强金属间化合物—NbSS/Nb3Al(Nb-Al二元合金)和NbSS/Nb5Si3（Nb-Si二元合金)，NbSS提供韧性而Nb3Al和Nb5Si3提供高温强度韧/脆两相结构，NbSS：Solid固溶体Nb及合金的特点Nb及合金的特点2、韧化合金化-------Hf、Ti元素对NbSS韧化减少Si含量-----Si减少，Nb5Si3减少，塑韧性上升改变组织形态----Mo，W等元素倾向形成片状组织改善NbSS和Nb5Si3形态氧氧涂Nb及合金的特点Nb及合金的特点合金元素对Nb性能的影响合金元素密度高温强度蠕变抗力室温塑性室温韧性抗氧化性Si(2.33)W(19.3)Mo(10.2)Hf(13.1)Ti(4.5)Cr(7.19)Zr(6.49)Ge(5.32)B(2.34)C1、Nb-SibinarydiagramNb5Si3Highmeltingpoint:2520ºCModeratedensity:6.1g·cm-3Toughness:KIC=1~3MPa·m1/2NbSSGoodductilityatRTNbSS+Nb5Si3AlloyswithNbSSandNb5Si3:Canbestableuptoveryhightemperature(1670ºC)（一）航空领域中使用的Nb-Si合金（一）航空领域中使用的Nb-Si合金CompositionsBehaviorsNb-Si-Mo-W-Ti(AISTinJapan)[1]Nb-Si-Ti-...