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、超導合金和濾氫材料等實用合金的重要基礎合金系統(tǒng)。但目前已有的Nb-Ni-Ti系相平衡研究結果主要集中在固態(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計需要與液相相關的高溫相平衡信息的支撐，其基本依據是Nb-Ni-Ti系的共晶轉變L(←→)β(Ti，Nb)+TiNi。因此，全面建立與L(←→)β(Ti,Nb)+TiNi三相共晶轉變相關的相平衡關系、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之上。
　　本文采用合金平衡組織結構分析法，利用光學和掃描電子顯微組織觀察、能譜成分分析、X射線衍射結構分析、結合熱分析，對Nb-Ni-Ti系1000℃1150℃與L(←→)β(Ti，Nb)+TiNi三相共晶轉變相關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L(←→)β(Ti，Nb)+TiNi的溫度約是1040℃～1150℃。隨后的共晶反應L(←→)Ti2Ni(Nb)+β(Ti,Nb)，隨著第三組元Nb的加入，