[发明专利]具有层片状组织定向排列特征的近共晶Nb-Si-Mo合金制备方法

摘要

本发明属于高温结构材料的制备技术领域，涉及一种具有层片状组织定向排列特征的近共晶Nb‑Si‑Mo合金制备方法。本发明采用送粉式激光快速成形技术制备具有细小层片状定向排列组织特征的近共晶Nb‑Si‑Mo合金，以市售纯元素粉末为原料，无需特别制备球形粉末或预合金化粉末，原材料准备过程简单。合金由Nb固溶体相和β‑Nb5Si3相两相组成，尺寸约为100～500nm的层片状Nb固溶体相和层片状β‑Nb5Si3相交替排列，并且所有层片状的Nb固溶体相和层片状的β‑Nb5Si3相都近似按同一方向排列。相比传统定向凝固工艺和磁控溅射等工艺制备的Nb‑Si‑Mo共晶合金，本发明基于激光快速熔化和凝固特点，能获得的更加细小的层片状组织，使近共晶成分的Nb‑Si‑Mo合金也能通过本发明实现显微组织的全共晶化。

主权项

1.具有层片状组织定向排列特征的近共晶Nb-Si-Mo合金制备方法，其特征在于：采用送粉式激光快速成形技术制备一种具有层片状组织定向排列的近共晶Nb-Si-Mo高温合金，合金由Nb固溶体相和β-Nb5Si3相两相组成，显微组织呈现尺寸为100～500nm的层片状Nb固溶体相和层片状β-Nb5Si3相交替排列，并且所有层片状的Nb固溶体相和层片状的β-Nb5Si3相都近似按同一方向排列，制备过程包括以下步骤：(1)分别将市售纯Nb粉，纯Si粉和纯Mo粉通过金属筛筛分，获得粒径分布均匀的纯Nb粉，纯Si粉和纯Mo粉；(2)根据Nb-Si-Mo三元相图，设计Nb-Si-Mo合金成分，Nb-Si-Mo合金的成分为近共晶成分，按照所需制备的Nb-Si-Mo合金成分，将步骤(1)获得的纯Nb粉，纯Si粉和纯Mo粉称量并混合，获得混合粉末；(3)将Nb，Si和Mo的混合粉末置于激光快速成形系统的送粉器中，以高纯氩气为载粉气流和保护气；(4)激光和粉末同轴送出，激光和粉末同步移动，且仅在一个方向上扫描一个道次，在激光的作用下，Nb，Si和Mo的混合粉末在成形基板上熔化形成熔池，并随着粉末和激光向前运动，熔池凝固，得到一层沉积层；(5)待沉积层表面温度降低至100℃以下后，进行下一沉积层制备；(6)粉末和激光的同轴头上升一个沉积层厚度，再以步骤(4)获得的沉积层为基体，重复步骤(4)获得另一沉积层；(7)重复步骤(5)和步骤(6)，直到所需高度的Nb-Si-Mo合金制备完成，待合金温度降至室温后取出，得到具有层片状组织定向排列特征的Nb-Si-Mo合金。