冷却速度对B2-NiSc金属间化合物组织的影响

常亚涛，郭学锋，崔红保，原志鹏，朱攀攀



冷却速度对B2-NiSc金属间化合物组织的影响

常亚涛，郭学锋，崔红保，原志鹏，朱攀攀

(河南理工大学 材料科学与工程学院，焦作 454000)

采用真空电弧熔炼水冷铜模吸铸法制备Ni-50%Sc合金(摩尔分数，下同)，采用程序计算、光学和扫描电子显微镜分析B2-NiSc金属间化合物急冷快速凝固组织的演化规律，采用XRD和EDS分析合金组织的相组成。结果表明：以名义成分Ni-50%Sc配制合金，真空水冷铜模吸铸成2、5和8 mm急冷试样对应的凝固速率分别为3112、497.9和194.5 K/s。o=1.5 mm为临界尺寸，对应着凝固速率的骤然变化。因Sc含量的损失，枝晶间出现了共晶(Ni2Sc+NiSc)组织；＞o(5和8 mm试样)，凝固组织为粗大枝晶B2-NiSc+共晶(Ni2Sc+NiSc)组织；＜o(2 mm试样)为细小球状枝晶B2-NiSc+少量共晶(Ni2Sc+NiSc)组织。经Image-Pro Plus面积分析和计算，合金熔化过程中Sc烧损约为3.25%~3.31%，从理论上，通过亚快速凝固不能获得单相B2-NiSc。急冷快速凝固后组织经(970 ℃，72 h)均匀热处理后，2 mm试样组织为粒状B2-NiSc+球状颗粒Ni2Sc，5和8 mm组织为粒状B2-NiSc+长条颗粒Ni2Sc。

金属间化合物；NiSc化合物；组织演化；急冷快速凝固

室温下，Al的滑移临界分切应力为1 MPa，Ni的滑移临界分切应力为3 MPa，而金属间化合物，如具有B2结构NiAl的滑移临界分切应力为30 MPa。可见，金属间化合物是典型的高强度金属材料。与匀晶、共晶、包晶和偏晶等合金凝固相比，部分金属间化合物凝固具有共熔特点，其结构具有复杂的混合键(金属、离子和共价键)，性能介于金属和陶瓷之间，即轻、强、刚和耐腐蚀。因此，适合于制备交通运输、发电和化工设备的零部件[1]。但是，金属间化合物室温脆，应用受限。……