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Nb-Si合金具有高熔点和低密度等特性,在替代传统的Ni基高温合金材料,运用于新型高推重比航空发动机涡轮叶片上具有很大潜力。研究表明,Nb-Si合金室温断裂韧性及高温抗氧化性能较差,因此不能直接用作叶片材料。但Nb基合金对多种元素有着很好的固溶能力,由此可以通过合金化的方法来改善其性能。本文针对Nb-Si-Ti合金在断裂韧性和高温性能方面的不足,研究Nb-Si-Ti-Mo-H f-Al-Cr高温合金的成分优化,研究不同温度下,不同合金成分组织变化规律,进而实现组织的有效控制,分析其室温下的断裂韧性和高温力学性能,从而获得综合性能优越的Nb-Si-Ti高温合金材料,对提升航空发动机推重比及其他高温环境下材料使用领域的发展发挥一定的促进作用。经过查阅文献和课题组做出的成果,Nb-17Si-20Ti-4Hf-8Ta-2Al-2Cr的室温断裂韧性高达12.8194MPa·m1/2,本文用Mo元素来代替Ta,利用正交试验来研究Nb-Si-Ti-Mo-Hf系合金的最优成分。通过对不同成分的Nb-Si-Ti-Mo-Hf合金进行微观组织观察,发现不同合金元素含量的Nb-Si合金的组织在相形貌、尺寸和分布上有着较大差异,共晶组织都是由Nbss和Nb5Si3两相组成。元素Si、Ti等都能够起到消除亚稳相的Nb3Si的作用,其中Ti元素可以促进β-Nb5Si3向α-Nb5Si3转变,Mo元素有着稳定β-Nb5Si3的作用,Hf元素能够有效地细化初生相。室温断裂韧性的断口分析表明,Nb ss相是塑性断裂,硅化物相为脆性断裂,韧性最好的A-8（Nb-18Si-20Ti-5Mo-5Hf-2Al-2Cr）合金的初生相Nbss为颗粒状,共晶组织为细小的花型共晶。高温压缩实验表明,Mo含量高、Ti和Hf含量低的A-5（Nb-16Si-20Ti-15Mo-1Hf-2Al-2Cr）合金有着最大的高温压缩强度,并且Nb-Si-Ti-Mo-Hf系合金压缩时塑性变形阶段很短。Nb-Si-Ti-Mo-Hf系合金氧化时,Nbss首先氧化,硅化物较耐氧化,氧化产物有Nb2O5、TiNb2O7、TiO2、HfO2等,Hf元素能够有效提高合金的抗氧化性能。根据正交试验的测试结果,采用正交极差分析方法,计算得到优化组分合金Nb-16Si-20Ti-5Mo-3Hf-2Al-2Cr,优化合金的两相组织较为细小,力学性能优秀,尤其是抗氧化性能得到明显提升。对Nb-16Si-20Ti-5Mo-3Hf-2Al-2Cr合金烧蚀后发现,烧蚀中心区的烧蚀机制是以升华和机械烧蚀为主的,而烧蚀边缘区主要是以合金的氧化为主要特征。同时又在优化合金的基础上,单因素改变Si、Hf的含量得到两种成分合金,测试其各方面性能,结果表明优化合金有着最好的综合性能。