NiMoRe三元系1473K等溫截面的研究（稀有金屬材料與工程論文）

NiMoReNiMoRe三元系三元系1473K1473K等溫截面的研究 稀有金屬材料與工程等溫截面的研究 稀有金屬材料與工程 論文 論文 第36卷xx笠第l2期l2月稀有金屬材料與工程RARE ME1 AL NlTERIAI S ANDENGINEERING Vo1 36 No 12DecemberxxNi Mo Re三元系1473K等溫截面的研 究馮艷 王日初 余琨 文丹華 中南大學 湖南長沙410083 摘要 采用三元擴散偶技術(shù)測定了Ni Mo Re三元系1473K的等溫截面 借助電子探針微區(qū)成分分析方法分析了 Ni Mo Re三元擴散偶的相區(qū)成分 并對其相關(guān)系進行了研究 Ni Mo Re三元擴散偶在1473K時存在3個二元中間化合物 和NiMo 在此溫度的擴散偶中未發(fā)現(xiàn)三元中間化合物 經(jīng)分析 Ni Mo Re三元系在1473K存在4個三相區(qū)Re Ni z Ni NiM o o Ni o Mo NiMo 關(guān)鍵詞Ni Mo Re三元系 擴散偶 等溫截面中圖法分類號TGI13 14A1002 185X xx 12 2163 03鎳是鐵磁性物質(zhì) 屬于重有色金屬 具有較高的 強度 延性 并有良好的成型性 除電鍍用鎳及純鎳材料外 鎳主要用于生產(chǎn)不銹鋼和鎳合金 重要的鎳合金有高溫合金 精密合金 磁性合金 精密電阻合金 電 熱合金等 耐蝕合金和形狀記憶合金等 其中鎳基高溫合金主要用于制造現(xiàn)代航空發(fā)動機 燃氣輪機及火箭 發(fā)動機 Re Mo W Ta Nb等難熔金屬固溶在超合金中 由于其本身的高熔 點 高熱導性和對濺射的高電阻 可以提高合金的穩(wěn)定性 2 從 而提高合金的高溫強度 研究表明 錸的加入可以凈化 強化晶界 提高Ni基合金的再結(jié)晶 溫度 控制再結(jié)晶脆變 而且還可以提高韌性 降低脆性轉(zhuǎn)變溫度 6 Frisk Singleton 叭 Heijwegen 對Ni Mo相圖進行過研究 此相圖存在一個包共晶和一個共晶反應(yīng) 3個中 間化合物NiMo Ni3Mo i4Mo 兩個端際固溶體Ni和固溶很少Ni的Mo 其中包共晶反應(yīng)L Mo 一NiMo的溫度為1362 2 反應(yīng)時液相的成 分是38 4at Mo 共晶反應(yīng)L NiMo Ni的反應(yīng)溫度是1373 4 液相成分為35 8at Mo 中間相 NiMo的成分范圍是52at 54at Mo Ni4Mo的成分范圍是19 4at 19 9at Mo Ni3Mo的成分范圍是23 9at 24 4at Mo Savitskii 10 II 兩次對Ni Re相圖進行評估 相圖中 1620 有1個包晶反應(yīng)L Re Ni Re在Ni中的極限固溶度為17 4at 而Ni在Re中的極限固溶度 為17 7at 但是冷卻到800 后 Savitskii沒能繼續(xù)測出Ni在Re中的固溶度 Kim 121也對此相圖進行了評估 但富Re區(qū)的固相線和固溶度線仍沒 有準確測定 Mo Re相圖研究的比較少 Slyusarenko 研究過它的相圖 Mo Re相圖包含1個包晶反應(yīng) 1個共晶反應(yīng) 1個共析反應(yīng)和1個包析反 應(yīng) 相圖中有液相 端際固溶體Mo和Re 兩個中間化合物和 前者是D8b 結(jié)構(gòu) 后者是A12結(jié)構(gòu) 大約在1500 以下的成分范圍目前沒有準確測定 富Re區(qū)的液相線 和固相線也沒有準確測定 Ni Mo Re三元系相圖及熱力學問題目前沒有研究 本研究應(yīng)用擴散偶技術(shù) 141 借助于電子探針微區(qū)成分分析 實驗 測定了Ni Mo Re三元系1473K的等溫截面 對進一步研究Ni Mo Re三元系的相關(guān)系 優(yōu)化計算Ni Mo Re的相圖以及對Ni基合金的優(yōu)化及工藝選擇均有著重要的意義 1實驗本實驗用以制備三元擴散偶的材料分別為99 9 的鎳塊 99 9 的鉬塊和99 9 的錸塊 將鉬塊和錸塊線切割成大小為10mmX8mm 6mm 鎳塊的大小為20mm 8mm 6mm 鉬和錸的熔點較高 也很硬 不容易擴散均勻 所以先制備Mo Re二元擴散偶 將Mo Re的接觸面磨平拋光 并保持接觸面平整 在Glleble1500型 熱模擬機上 于665 1330Pa真空度 1009K溫度 790MPa壓力下保 溫12min 將Mo Re焊合在一起 將與mo re二元擴散偶接觸面垂直的一面及ni塊磨平 拋光 洗凈 后按圖l所示組裝成三元擴散偶 并用鎢絲捆綁好 裝入石英管中 抽真空 充氬氣 封口后放入擴散爐中 在1473k下保溫225h收到初 稿13期xx 11 28 收到修改稿13期xx 09 06作者簡介馮艷 女 1981年生 博士 中南大學材料科學與工程學院 湖南長沙41008 3 電話0731 8836638 e mailfengyanmse yahoo tom ell 2l 64 稀有金屬材料與工程第36卷之后取出 淬火至室溫 便得到圖l 所示的品字形三元擴散偶 磨平 拋光鎳與鉬 錸接觸面的垂直面 就可以在該面上觀察 分 析擴散偶中所形成的擴散層 田 回圈Mo IRe圖l Ni Mo Re三元擴散偶的制作過程示意圖Fig 1Schematic diagramof constructionof theNi M o Re di fusion triple2結(jié)果及討論用電子探針成分分析的方法分析1473K時各平衡 相的化學成分 結(jié)果由表l給出 Ni Mo Re三元擴散偶的背散射電子照片如圖2所示 綜合圖2和表l的數(shù)據(jù)可以看出 Ni Mo Re三元系在1473K下擴散 形成了3個擴散層 兩層為Mo Re化合物 l層為Mo Ni擴散層 圖2 中雖然NiMo和Mo中有一塊區(qū)域顏色較深 但從該處電子探針成分分 析結(jié)果看出它與NiMo為同一成分 Ni Re在此溫度下沒有生成化合物 整個擴散偶中沒有發(fā)現(xiàn)三元化 合物 擴散層的相區(qū)分布特征如圖3所示 圖2Ni Mo Re三元擴散偶1473K退火225h的背散射電子照片F(xiàn)ig 2B ack scattered electronimage of Ni M o Re di fusion tripleafter annealingat1473K for225h對照圖2和表l的結(jié)果 說明Mo Re擴散層中形成的化合物分 別是和 Ni在和化合物中的溶解度較大 在中極限值可達33 96at 在中 極限值達到52 28at 從圖3中可以看出的存在范圍很窄 僅在3點和l5點打出它的成分 因此繪相圖時部分區(qū)域根據(jù)Mo Re二元相圖大致繪出 而另一擴散層為Ni Mo化合物NiMo 其成分范圍是49 66at 50 46at Ni 是穩(wěn)定化合物 Re在NiMo中的極限濃度只有2 04at re在ni中的固溶極限為l1 87at 表11473k時在ni mo re三元 擴散偶上epma測定的結(jié)線及結(jié)三角形的元素成分table1tie hnesand tietriangles determined by epma forthe ni m o re di fusion tripleat1473k at 圖3相區(qū)分布示意圖fig 3schematic diagramofthe phasedistribution mo在ni中的固溶極限為20 57at ni在re中的固溶極限為15 99a t mo在re中的固溶極限為8 64at ni在mo中的固溶極限為3 12at re在mo第l2期馮艷等ni mo re三元系1473k等溫截面的研究 2165 中的固溶極限為21 46at 可見 Ni比Mo更易在Re中擴散 Mo比Re更易在Ni中擴散 Re比Ni更 易在Mo中擴散 根據(jù)表1的數(shù)據(jù)可以在Ni Mo Re三元系的1473K的等溫截面中做出 一系列相平衡結(jié)線 連接平衡相區(qū)的邊界線 可以得到Ni Mo Re三元系中1473K的等溫 截面 如圖4所示 從圖3中可以看出相區(qū)比較窄 作電子探針分析時能被檢測出的點有 限 因此相區(qū)的相界在等溫截面中用虛線表示 0Re000 20 40 60 81 0圖4Ni Mo Re三元系1473K等溫截面Fi g 4Isothermal sectionofNi M o Re temar y system at1473K從圖4中可以看出Ni Mo Re三元系在1473K時存在如下4個 三相區(qū)o Mo NiMo 1 Ni NiMo a 2 Ni 3 Re Ni x 4 3結(jié)論11Ni Mo Re三元系在1473K時未發(fā)現(xiàn)三元中間化合物 2 Ni Mo Re三元系在1473K時存在3個二元中間化合物 盯和NiMo 3 Ni Mo Re三元系在1473K時存在4個三相區(qū)Re Ni x N i NiM o a Ni a M o NiM o 參考文獻References l Furrer D Fecht H JOM J 1999 5l 1 14 2 Zhao Jichenget a1 MRS Bulletin J xx 27 4 324 3 Cui Yuwe a1 Metall MaterTrans J 1999 30A I1 2735 4 Zeng Kejun Jin Zhanpeng Huang Peiyun Bulletin ofPhase Diagram J 1989 80 2 129 5 Liu BX Bai HZhang ZJ et a1 Journal o f Alloysand Compounds J 1993 196 1 2 37 6 Hemoto HasegawaA Satou Meta1 Journal of NuclearMaterials J xx 324 1 62 7 Frisk K Claphad J 1990 l4 3 3ll 8 Singleton MF Nash P ASM International M New YorkM etalPark 1991207 9 Hei jwegenC RieckG D ZMetallkd J l973 64 6 450 10 SavitskiiEM eta1 Izv VUZTsvetnMet J 1970 4ll4 ll Savitskii EM Tylkina MA Arskaya EP sp TsvetMetal M MoscowN VAgeev 1972220 12 Kim DY eta1 Metallurgical ReviewofMMIJ Mining andMetallur gicalInstitute ofJapan J 1993 l0 1 25 13 slyusarenko em kerimov av kerimov ey eta1 journal ofalloysand pounds j 1998 264 1 2 l80 14 liang jingkui 梁敬魁 phase andphasestructure 相圖與相結(jié)構(gòu) m beijingscience andtechnology press 199325determination ofisothermal sectionsof theni m o re ternarysystem at1473k fengyan w angrichu yu kun w endanhua central southuniversity changsha410083 china abstractthe isothermal section andthe ponentsof thephase regionsfor ni m o re temar ysystem at1473k wasdeterminedbymeans ofdifusiontriple andelectron microprobeanalysis the resultsindicate thatthere existedthree binaryinter mediate pounds and nim o in thisdifusiontriple no temary poundwas observed there werefour three phase regionsfound atthis tempe