【摘 要】
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用真空电弧炉熔炼水冷铜坩埚凝固法,制备NiAl-xSc（x≤33.3 at%）和Ni-（50-x）Al-xSc（x≤15 at%）两系列合金。用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜和X射线能谱仪分析合金组织和相组成;用差式扫描量热分析仪测试合金热参数,对合金生长界面类型和凝固过程进行分析;测试并分析合金力学性能。NiAl-xSc（x≤20）合金的凝固态组织为NiAl（Sc）+（NiAl（Sc）
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用真空电弧炉熔炼水冷铜坩埚凝固法,制备NiAl-xSc（x≤33.3 at%）和Ni-（50-x）Al-xSc（x≤15 at%）两系列合金。用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜和X射线能谱仪分析合金组织和相组成;用差式扫描量热分析仪测试合金热参数,对合金生长界面类型和凝固过程进行分析;测试并分析合金力学性能。NiAl-xSc（x≤20）合金的凝固态组织为NiAl（Sc）+（NiAl（Sc）+NiAlSc）+AlNi2Sc;NiAl-25Sc合金凝固态组织为（NiAl（Sc）+NiAlSc）+AlNi2Sc。NiAl-xSc（x≤25）合金凝固顺序为NiAl（Sc）→（NiAl（Sc）+NiAlSc）→AlNi2Sc。NiAl-33.3Sc合金的凝固态组织为NiAlSc+（NiAl（Sc）+AlNi2Sc）+Sc（未熔）。NiAl-33.3Sc合金凝固顺序为NiAl（Sc）→NiAlSc→AlNi2Sc。Ni-（50-x）Al-xSc（x≤15）合金主要为NiAl（Sc）+AlNi2Sc,其中Ni-35Al-15Sc合金有少量（AlNi2Sc+Ni-16.93Al-21.53Sc）类共晶。Ni-（50-x）Al-xSc（x≤15）合金凝固顺序为NiAl（Sc）→AlNi2Sc。其中,Ni-35Al-15Sc合金中残余液相形成（AlNi2Sc+Ni-16.93Al-21.53Sc）类共晶。经980℃×120 h均匀化热处理后,NiAl-xSc（x≤25）合金中类共晶组织中NiAl（Sc）球化。NiAl-33.3Sc合金中（NiAl（Sc）+AlNi2Sc）球化。由BCT枝晶生长模型分析可知,凝固态合金试样底部指向心部过冷度梯度减小,过冷度由成分过冷ΔTc主导。NiAl（Sc）枝晶从试样底部指向心部凝固组织形貌由粒状转向粗大的树枝晶。NiAlSc的熔化焓为12 845.76 J·mol-1,Jackson因子α=0.4<2,凝固界面为粗糙界面。NiAl-xSc合金的（NiAl（Sc）+NiAlSc）片层状类共晶具有规则共晶的形貌特征。AlNi2Sc的熔化焓为7 542.59 J·mol-1,Jackson因子α=0.2<2,凝固界面为粗糙界面。NiAl的硬度和弹性模量分别为225.4 HV和208.3 GPa。NiAl溶入Sc原子,NiAl（Sc）的硬度增大,而弹性模量降低。凝固态NiAl-xSc合金中NiAl（Sc）的硬度最大为853.4 HV,弹性模量最低为169.5 GPa。合金中类共晶组织的硬度高于NiAl的硬度,弹性模量小于NiAl的弹性模量。均匀化热处理后,NiAl（Sc）和类共晶组织硬度降低,NiAl（Sc）弹性模量降低。凝固态Ni-（50-x）Al-xSc合金中NiAl（Sc）的硬度最大为641.7 HV,弹性模量最低为171.8 GPa。合金中AlNi2Sc硬度高于NiAl硬度,弹性模量小于NiAl的弹性模量。均匀化热处理后,合金中NiAl（Sc）和AlNi2Sc硬度增加,NiAl（Sc）弹性模量降低。Sc原子大量加入形成NiAlSc和AlNi2Sc等中间相,凝固态的NiAl-xSc合金和Ni-（50-x）Al-xSc合金抗压强度降低。合金的断裂方式均为脆性断裂,断口为河流状解理断面。
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