[发明专利]一种铌镍金属化合物材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种铌镍金属化合物材料及其制备方法，合金成分为Nb_xNi_y(x＝54～90,y＝100‑x,at.％)，采用电弧炉及热处理制备方法，制备过程中通过电阻丝将母合金加热至1200±50℃并恒温保温5h以上，然后使高温样品随炉冷却。通过对样品进行镶嵌、抛光，用扫描电镜分析可知，相比于平衡相图对应的相组成，合金样品中除(Nb)相、Nb₇Ni₆相、NbNi₃相以外，生成了铌元素含量在62‑68at.％的金属化合物相，即Nb₂Ni相，该相为复杂的面心立方结构，单个晶胞内包含96个原子，晶格常数为存在大量的原子间隙空位可用于氢原子的存储，因此是一种十分具有潜力的储氢材料。

技术领域

本发明属于铌镍高温合金技术领域，涉及一种铌镍金属化合物材料及其制备方法。

背景技术

镍基高温合金由于其出色的抗拉强度以及延展性被广泛的应用于航空、航天发动机以及汽车工业等领域，见文献：W.Liu,B.Zhai,J.F.Zhao,et al.Effect of HighUndercooling on Dendritic Morphology and Mechanical Properties of RapidlySolidified Inconel X750 Alloy[J],Metallurgical and Materials Transactions B,2021,51:1784–1794。然而随着航空技术的不断提高，对高性能高温合金提出了苛刻的需求，这使得传统镍基高温合金逐渐不能满足航空工业的需求，因此开发新一代的超高温合金势在必行。

由于铌镍合金出色的物理化学性能如高熔点、低密度、高比强度等优点，使得其被广泛的应用于航空航天、超导以及核工业等领域的高温结构件中，因此镍铌合金被视为高温轻质合金的潜力候选材料之一，见文献：M.D.Sherrill,H.H.Edwards.SuperconductingTunneling on Bulk Niobium,Physical Review Letters,1961,6(9):460-461.；Y.Matsukawa,S.Kitayama,K.Murakami,et al.Reassessment of oxidation-inducedamorphization and dissolution of Nb precipitates in Zr-Nb nuclear fuelcladding tubes,Acta Materialia,2017,127:153-164.；Z.Tarzimoghadam,M.Rohwerder,S.V.Merzlikin,et al.Multi-scale and spatially resolved hydrogen mapping in aNi–Nb model alloy reveals the role of theδphase in hydrogen embrittlement ofalloy 718,Acta Materialia,2016,109:69-81.。此外，铌镍合金中包含复杂金属间化合物，如Nb₇Ni₆和NbNi₃，这些复杂金属间化合物中存在着诸多的原子间空位使得其可以存储大量的氢原子，这也使得铌镍合金成为了一种潜在的储氢材料，见文献：J.M.Joubert,N.Dupin,Mixed site occupancies in theμphase,Intermetallics,2004,12(12):1373-1380.。