近快速凝固条件下Ni-50%Sc金属间化合物韧脆性.pdfVIP

第27 卷第3 期 中国有色金属学报 2017 年3 月 Volume 27 Number 3 The Chinese Journal of Nonferrous Metals March 20 17 DOI ：10.19476/j.ysxb.1004.0609.2017.03.010 近快速凝固条件下Ni-50%Sc 金属间化合物韧脆性 原志鹏，崔红保，陈 昊，常亚涛，郭学锋 (河南理工大学 材料科学与工程学院，焦作 454000) 摘 要：通过真空电弧熔炼水冷铜模吸铸法制备Ni-50%Sc 合金，用XRD 和EDS 分析合金的相组成，研究其金 属间化合物的韧脆性。结果表明：凝固组织为B2-NiSc +(NiSc+Ni Sc) ，其中共晶组织分布在晶界与枝晶臂之 p 2 e 间。在外力作用下的受力链 “B2 −晶界 −Ni Sc −晶界 −B2 −晶界 −Ni Sc −晶界 −B2 ”中，Ni Sc 和与其相连 p 1 2 e 2 e 2 2 p 3 e 2 e 的晶界是裂纹产生的区域，而B2-NiSc 是塑性较好、在外力作用下可以发生较大变形的金属间化合物。 关键词：金属间化合物；第一性原理；B2-NiSc ；(NiSc+Ni Sc) ；裂纹萌生 p 2 e 文章编号：1004-0609(2017)-03-0525-07 中图分类号：TG146.1 文献标志码：A 金属间化合物具有长程有序超点阵的结构特点， 因素的影响。但是，大量的实验发现，即使严格配料， 原子间同时存在金属、共价和离子3 种价键，强度高， 也无法经普通凝固和近快速凝固获得均质单相 B2 金 多数具有优异的高温性能，可用于航空航天、石油化 属间化合物，而总会伴生第二相生成，困扰揭示单相 工和能源动力等工业领域。但是，金属间化合物的致 B2 金属间化合物的本征塑性过程。因此，通过实验组 命弱点是室温塑性低，严重限制了其应用。2003 年， 织分析，在找出主要第二相的基础上，采用密度泛函 美国Iowa 州立大学和Ames 实验室GSCHNEIDNER 理论的平面波赝势方法[4] ，从第一性原理出发，通过 等[1]报道，具有B2 结构的金属间化合物RM(R 为稀土 优化晶体结构，计算其形成焓、弹性常数和态密度， 金属，M 为主族金属和过渡族金属)如YAg 、DyCu 、 从理论上分析其硬度和韧塑性。本文作者选择熔点接 CeAg 和YRh 等都具有明显有别于传统概念的金属间 近的Ni 元素与Sc 元素形成B2 结构的NiSc 金属间化 化合物的性能，尤其具有较好的本征延展性和韧性， 合物，并力求探索第二相Ni2Sc 对B2 能性影响的可能 从而引起了材料科学工作者对金属间化合物新一轮的 性，为后续研究提供理论参考。 认识与探索，尤其对具有 B2 结构金属间化合物的呈 现高塑性和韧性的机理给予了更高的关注。 1 实验 B2 结构金属间化合物中很多是具有准确化学计 量比的化合物，通常摩尔比50:50，因此，仅就制备工 艺而言，对其性能影响很大，因为化学成分的微量偏 1.1 实验方法 移，便可以产生第二相，从而改变 B2 金属间化合物 纯度99.99%的Sc 块用砂纸打磨成银白色，经超 的本征塑性。MULAY 等[2]研究表