Nb--Ni--Ti系1000℃～1150℃局部相平衡及凝固行為研究.pdf

1、Nb-Ni-Ti合金系是高溫合金、形狀記憶合金、超導(dǎo)合金和濾氫材料等實用合金的重要基礎(chǔ)合金系統(tǒng)。但目前已有的Nb-Ni-Ti系相平衡研究結(jié)果主要集中在固態(tài)相平衡方面。而新型Nb-Ni-Ti系Nb基鑄造濾氫材料的合金設(shè)計需要與液相相關(guān)的高溫相平衡信息的支撐，其基本依據(jù)是Nb-Ni-Ti系的共晶轉(zhuǎn)變L(←→)β(Ti，Nb)+TiNi。因此，全面建立與L(←→)β(Ti,Nb)+TiNi三相共晶轉(zhuǎn)變相關(guān)的相平衡關(guān)系、研究典型合金的凝固行為，

2、通過控制共晶組織中兩相的成分與體積分數(shù)、控制共晶組織的尺寸與形態(tài)，以最大限度地發(fā)揮Nb-Ni-Ti合金膜的氫滲透能力、并保證足夠的機械性能，可使Nb基濾氫合金膜的研究建立在堅實可靠的基礎(chǔ)之上。
　　本文采用合金平衡組織結(jié)構(gòu)分析法，利用光學和掃描電子顯微組織觀察、能譜成分分析、X射線衍射結(jié)構(gòu)分析、結(jié)合熱分析，對Nb-Ni-Ti系1000℃1150℃與L(←→)β(Ti，Nb)+TiNi三相共晶轉(zhuǎn)變相關(guān)的相平衡以及合金凝固行為進行了研

3、究，獲得如下研究結(jié)果:
　　1000℃～1150℃，Nb-Ni-Ti系等溫截面相圖中都存在著β(Ti，Nb)+TiNi兩相區(qū)，可為β(Ti，Nb)+TiNi兩相共晶組織的成分和體積分數(shù)設(shè)計提供更多選擇;只是隨著溫度升高，β(Ti，Nb)+TiNi兩相區(qū)變窄。
　　1000℃～1100℃時，β(Ti，Nb)+TiNi兩相區(qū)的兩側(cè)分別是三相區(qū)β(Ti，Nb)+TiNi+liq和β(Ti，Nb)+TiNi+XB;而1150℃時，兩

4、相區(qū)β(Ti，Nb)+TiNi的兩側(cè)是兩個相成分不同的β(Ti，Nb)+TiNi+liq三相區(qū)。
　　β(Ti，Nb)+TiNi+liq三相平衡時，隨著溫度的升高，β(Ti，Nb)相中的Nb含量逐漸升高，Ti含量逐漸降低，而Ni的固溶度基本不變;液相的Nb含量增多;TiNi相成分變化不大。在等溫截面相圖中β(Ti，Nb)+TiNi+liq三相區(qū)隨溫度升高逐漸靠近Nb-TiNi連線。
　　二元化合物TiNi對第三組元Nb的最大

5、固溶度在1100℃時可達11.1at.％。在1000℃下的β(Ti，Nb)+TiNi兩相區(qū)中，隨著β(Ti，Nb)中Ti含量的升高，β(Ti，Nb)的晶格常數(shù)由0.3292nm降低到0.3280nm。在950℃時，Nb在Ti2Ni相中的固溶度是3.6at.％。
　　發(fā)生共晶反應(yīng)L(←→)β(Ti，Nb)+TiNi的溫度約是1040℃～1150℃。隨后的共晶反應(yīng)L(←→)Ti2Ni(Nb)+β(Ti,Nb)，隨著第三組元Nb的加入，