氫化脫氫法制備Nb?Si基超高溫合金粉末的研究

魏振河，廖軍華，沙江波

氫化脫氫法制備Nb?Si基超高溫合金粉末的研究

魏振河，廖軍華，沙江波

（北京航空航天大學 材料科學與工程學院，北京 100191）

為了獲得低成本、短流程制備的增材制造用Nb?Si基超高溫合金粉末，采用氫化脫氫法制備了Nb?16Si?24Ti?2Hf?2Cr?0.3Sc（原子數(shù)分數(shù)）合金粉末。利用掃描電子顯微鏡（SEM）、能譜分析儀（EDS）、X射線衍射儀（XRD）、激光粒度分析儀及氧氮氫分析儀等對不同氫化脫氫工藝參數(shù)條件下所制備粉末的形貌、相組成、粒度、氫氧含量進行了表征。正交實驗結果表明，氫化時間、氫化壓力和氫化溫度3個參數(shù)中，氫化溫度對吸氫、吸氧量的影響最大；在粉末破碎效果差異不大的前提下，氫化溫度200 ℃、氫化壓力3 MPa、氫化時間1.5 h時，粉末中氧含量最小，氫化組織為Nb固溶體相NbSS、NbH相、Nb5Si3相及Nb2O5相。在600、700、800 ℃條件下分別對氫化粉末真空脫氫2 h后，粉末中均無殘存的NbH相，其中，700 ℃/2 h的脫氫條件下Nb?Si基合金粉末氧含量最低。經(jīng)過200 ℃/3 MPa/1.5 h氫化和700 ℃/2 h真空脫氫后制備的Nb?Si基合金粉末具有較低的氫氧含量，粉末形貌為等軸狀，該粉末已用于激光熔覆增材技術，成功制備出Nb?Si基合金塊體材料。

Nb-Si基合金；氫化脫氫法；氫氧含量；正交實驗

Nb?Si基合金具有高熔點、低密度及優(yōu)異的高溫強度，是最具潛力的替代鎳基高溫合金、承溫能力達到1 200～1 400 ℃的超高溫結構材料，在新一代高推比航空發(fā)動機和高比沖火箭發(fā)動機等動力裝備中有廣泛的應用前景[1-3]。研究發(fā)現(xiàn)，Nb?Si基合金由Nb基固溶體（NbSS）和金屬間化合物Nb5Si3相組成，其中，NbSS提供室溫韌性，而Nb5Si3相提供1 600～ 1 800 ℃范圍的強度和蠕變抗力。……