Nb-Si

凝 固过程 分 为三个 阶段 ， 其 中第 一 阶段为 Ｔ （ ２ ２ ８ ０ ￣ （ ２ ） 以上 ， 为 液相 区 ， 这 一 阶段 合 金全 部 为熔 液 ， 这 也 说
明了该合 金 的熔点 为 ２ ２ ８ ０ ℃； 第二 阶段 从温 度 为 Ｔ （ ２ ２ ８ ０ ￣ Ｃ） 到Ｔ ， （ １ ９ ３ ０ ￣ Ｃ） 之 间 的范 围 ， 随着凝 固温 度
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｇ１ ３ ２ ． ３ ２ 收 稿 日期 ： ２ ０ １ ５ — ０ ４ — １ ３ 文献标志码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ９ — ５ １ ２ ８ （ ２ ０ １ ５ ） １ ８ — ０ ０ ４ ７ — ４ ０
基金 项 目： 陕西省科技厅科研 计划项 目： 粉末 冶金 法制 备 Ｎ ｂ — Ｔ ｉ — ｃ ｒ — ｓ ｉ 基 超高 温合 金组 织 和性 能 的研究 （ ２ ０ １ ５ Ｋ Ｗ一
乏对其 他合 金性 能 的评述 ， 本 文就不 同合 金 的凝 固行 为和其 对应 的合 金性 能进 行探 讨 ．
１ 实 验 方 法
利用 Ｐ ａ ｎ ｄ ａ ｔ 软件 中 的夏 尔 非 平 衡 模 型针 对 不 同成 分 合 金 的 凝 固行 为 进 行 模 拟 ． 其 Ｓ ｉ 含 量 分 别 为
好 的导 电性 能和 非常 高 的抗氧 化性 ， 但其 室温 断裂 韧性 太低 ＿ ４ ］ ． 高 温结 构材料 需要 具有 良好 的室 温断 裂 韧 性 和高 温力 学性 能及 优 良的高 温抗 氧化性 能 ， 因此 可 以借 助这 些 相各 自的优 点 制 备 出满 足 要 求 的 自生 复
差 ３ ； Ｎ ｂ Ｓ ｉ 具有 良好 的高 温 抗 蠕 变 性 能 和 高 温 抗 氧化 性 ， 但其结构稳定性差 ， 在高温下易发生分解 ；
Ｎ ｂ Ｓ ｉ 具 有 良好 的高温抗 氧化 性 能和 高温抗 蠕 变性能 ， 但其 室 温断 裂韧 性 很差 ； Ｎ ｂ Ｓ ｉ ， 具 有 很 高 的熔 点 、 极
２ ０ １ ５年 ９月
渭 南 师 范 学 院 学报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｗｅ ｉ ｎ ａ ｎ Ｎｏ ｒ ｍａ ｌ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
Ｓ ｅ ｐ ｔ ． ２ ０ １ ５
Ｖｏ １ ． ３ ０ Ｎｏ ． １ ８
第３ ０卷 第 １ ８期
０ ２ ２ ） ； 渭南师范学院科研计划项 目： 秦东工业军 民两用 Ｎ ｂ — Ｔ ｉ — ｃ ｒ — ｓ ｉ 基超高温合金组织 和性能的研究 （ １ ５ Ｙ Ｋ Ｆ ０ ０ １ ） ； 渭南 师
范学 院学 科建设重大项 目： 光 电检测 与秦 东工业 （ １ ４ Ｔ Ｓ Ｘ Ｋ ０ ６ ） 作者简介 ： 郭宝会 （ １ ９ ７ ８ 一） ， 男， 陕西宝鸡人 ， 渭南师范学 院物理与 电气 工程 学院副教授 ， 理学博士 ， 主要从 事高温合 金
１ ０ ａ ｔ ． ％、 ２ ０ ａ ｔ ． ％、 ３ ０ ａ ｔ ． ％和 ５ ０ ａ ｔ ． ％， 分 析其初 生 相 、 共 晶组 织等 ， 结合 相关 文献 对其 对应 的性 能进 行评 述 ．
２ 结 果 分 析
２ ． １ Ｎ ｂ — ｌ Ｏ Ｓ ｉ 合 金 的凝 固行为
图 １为 Ｎ ｂ — ｌ Ｏ Ｓ ｉ 合 金 的凝 固路径 模拟 图 ， 从 图中可看 出 ， 当ｓ ｉ 含 量为 １ ０ ａ ｔ ． ％（ 原 子百 分 比 ） 时， 合 金 的
【 现代应用技术研究 】
Ｎ ｂ — Ｓ ｉ 基 合 金 的 凝 固行 为 模 拟
郭 宝会 ， 李 海 龙
（ １ ． 渭南师 范学 院 ， 陕西 渭南 ７ １ ４ ０ ９ ９ ； ２ ． 陕西省 Ｘ射线 检测 与应 用开发研究 中心 ， 陕西 渭南 ７ １ ４ ０ ９ ９ ） 摘 要： Ｎ ｂ — ｓ ｉ 基合金具有高熔点 、 密度适 中和优 良的室温和高温力 学性能 ， 成 为镍基 高温合金 的替代 材料． 为 了研 究
组织 优 化 研 究 ．
Ｎ ｂ — Ｓ ｉ 合 金具 有较 高 的熔 点 、 适 中的密 度 和 良好 的力学 性 能 而 成 为现 行 使 用 的飞 机 温合金的替代材料之一… ， 但是由于其高温抗氧化性不足 ， 而 限制了其应用 ］ ． Ｎ ｂ — ｓ ｉ 二元合金的 相组 成 可能 为 Ｎ ｂ ｓ ｓ 、 Ｎ ｂ Ｓ ｉ 、 Ｎ ｂ Ｓ ｉ 和Ｎ ｂ Ｓ ｉ ， 其中 Ｎ ｂ ｓ ｓ具 有 良好 的 室 温 断 裂 韧 性 ， 但 其 高 温 抗 氧 化 性 很
不 同 成 分 合 金 的组 织 变 化 规 律 ， 模拟 了 Ｎ ｂ — ｓ ｉ 合 金 的凝 固行 为 ． 随着 ｓ ｉ 所 占 比例 从 １ ０ ％增 加 到 ５ ０ ％的过程 中 ， 初 生 相 最 开
始是 Ｎ ｂ ｓ ｓ （ 铌基 固溶体 ） ， 当ｓ ｉ 的 比例为 ２ ０ ％一 ３ ０ ％时初 生相转 变为 Ｎ ｂ ｓ ｉ ， 当ｓ ｉ 含量 为 ５ ｏ ｅ ｏ ｎ ￣ 初生相转变为 Ｎ ｂ ｓ ｉ ． 共 晶组
织最开始为 Ｎ ｂ ｓ ｓ ＋ Ｎ ｂ Ｓ ｉ ， 随着 ｓ ｉ 比例 增 加 到 ３ ０ ％， 而转变为 Ｎ ｂ Ｓ ｉ ＋ Ｎ ｂ Ｓ ｉ ， Ｓ ｉ 比例继续增加 到 ５ ０ ％时 ， 共 晶组织为 Ｎ ｂ Ｓ ｉ ＋
Ｎｂ Ｓｉ ２ ．
关键词 ： Ｎ ｂ — ｓ ｉ 基合金 ； 凝 固行 为 ； 初生相 ； 凝 固组 织
合 材料 ． Ｎ ｂ — ｓ ｉ 二 元合 金 常用铸 造 的方法 获得 ， 不 同成分 获得 不 同的组 织从 而获 得不 同 的性能 ． 以前 的研 究
大多集 中于 Ｎ ｂ ｓ ｓ和 Ｎ ｂ Ｓ ｉ 两相 组织 的 Ｎ ｂ — ｓ ｉ 二元 合 金 中 ， 对 于 其 他相 组 成 的 Ｎ ｂ — ｓ ｉ 合 金 研究 很 少 ， 并 缺