铌基合金发展型: 如 Nb-W-Hf-Zr 体系(例如 Nb-20W-15Hf-5Zr 等变种),W提供高强度,Hf和Zr改善抗氧化和加工性。
钽基合金: 比铌基熔点更高,但密度也更大。
经典牌号:T-111 (Ta-8W-2Hf),Astrolite (Ta-8W-1Re-1Hf-0.025C)。这里清晰地体现了 Ta-W-Hf 的组合。
钨基合金: 熔点最高,但室温脆性和抗氧化性极差是其最大障碍。
金属间化合物基超高温合金
这是当前的研究前沿,旨在兼顾高熔点和较好的抗氧化性。核心体系是铌硅化物和钽硅化物,
铌-硅基原位复合材料: 基体为Nb?Si? 或Nb?Si 硅化物(提供高温强度),其中分布着铌固溶体(Nbss) 相(提供韧性)。Hf、Zr、W、Ta 是关键改性元素:
Hf和Zr: 可同时固溶进入Nbss和硅化物相,显著提高抗氧化性和高温强度。例如 (Nb, X)?(Si, Y)? 其中X=Hf, Zr, Ta; Y=Ge(极少见)?。
W和Ta: 主要固溶进Nbss相,提供固溶强化,提高熔点。
涉及Ge的情况: Ge可以部分取代Si,形成(Nb, M)?(Si, Ge)?,目的是降低硅化物的本征脆性、提高抗氧化性和熔点。但这属于非常前沿的探索性研究,并非成熟工程材料。
高熵/多主元超高温合金
这是最新的研究方向,将多种高熔点元素以等摩尔或近等摩尔比混合,形成具有单一固溶体相或复合结构的合金。
典型体系: NbMoTaW (不含Hf, Zr),已显示出优异的高温强度,但抗氧化性差。
改进体系: 添加 Hf 和 Zr,形成如 NbMoTaWHfZr 或 TiZrHfNbTa 等合金。Hf和Zr 的加入可以促进保护性氧化膜的形成,并进一步强化合金。
Ge的角色: 在高熵合金中,Ge可能作为微量添加元素,用于调整电子结构或形成保护性氧化层,同样不是主要成分。


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