鈮鎢鉿高溫合金合成方案

隨著我國航空航太事業的蓬勃發展，對新一代航空器的一些關鍵材料提出的要求是有適當的密度，既在1200℃～1400℃的高溫下具有一定的強度，又要求在室溫下有足夠的塑性和韌性，新型的超高溫材料的開發是擺在我國材料科技工作者面前的緊迫任務。

目前，在高溫領域使用最成熟和最廣泛的Ni基超合金的最高工作溫度為1050℃～1150℃，該溫度已達到Ni基超合金熔點的80％～85％。為了滿足1200℃～1400℃的溫度範圍航天器的高溫強度和室溫塑性的服役條件，我國仍不斷開發難熔金屬基的新型超高溫合金材料。

過度族難熔金屬鈮是一種具有高熔點(2467℃)、適當的密度(8.55g/cm3)、 良好的室溫韌性和易於合金化的金屬元素，是最有希望在超高溫領域應用的金屬材料。在鈮中添加與之有較大原子尺寸差異和高熔點的鉿和鎢元素形成單相固溶體， 應用多元固溶強化的設計思想可提高鈮基合金的高溫力學性能又能保持鈮基固溶體良好的室溫塑性，可以作為航空器在1200℃～1400℃範圍內使用的高溫結構材料，能滿足高溫強度和室溫塑性相平衡的需求。鈮鎢鉿高溫合金材料可採用以下方案合成：

(1)按成份配比稱取純度為99.99％的鈮Nb，純度為99.99％的鎢W和純度為99.99％的鉿Hf；

(2)將上述稱取的鈮、鎢和鉿原料放入非自耗真空電弧爐內，抽真空至 1×10^-3Pa～5×10^-3Pa，充入高純氬氣至1.01×10⁵Pa，然後在2000℃～2200℃ 熔煉成鈮鎢鉿高溫合金錠材；

(3)將上述制得的鈮鎢鉿高溫合金錠材放入真空熱處理爐內進行熱處理，在真空度1×10^-3Pa～5×10^-3Pa，熱處理溫度1700℃下保溫48小時後，隨爐冷卻， 即得到單相的鈮鎢鉿高溫合金材料。

單相鈮鎢鉿高溫合金材料的優點：在鈮基礎上，應用多元合金化和固溶強化的原則，通過添加與Nb有較大原子尺寸差異和高熔點的鉿和鎢元素既提高的高溫力學性能，又保持了單相鈮固溶體良好的室溫塑性。這類合金密度為9.7～10.8g/cm³，接近Ni基超合金的密度(約為8g/cm³)，遠低於Ir基高溫合金的密度(19～22g/cm3)，具有良好的高溫強度和室溫塑性的配合，適合用於對強度要求高的高溫靜力場合。

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