用机械合金化方法制备Ni-Al系金属间化合物

用球磨机分别对Ｎｉ－５０ａｔ．－％Ａｌ和Ｎｉ－２５ａｔ．－％Ａｌ混合粉末进行机械合金化，并对Ｎｉ_３Ａｌ预合金粉末进行高能球磨，观察了粉末的金相组织，测定了粉末的硬度、平均直径和晶粒尺寸，并作了ＸＲＤ物相分析结果表明，经３ｈ研磨，Ｎｉ－５０ａｔ．－％Ａｌ混合粉末变成ＮｉＡｌ金属间化合物，其晶粒直径约５ｎｍ；经５ｈ机械球磨，Ｎｉ－２５ａｔ．－％Ａｌ混合粉末成为无序的亚稳定Ｎｉ固溶体，而Ｎｉ_３Ａｌ预合金粉末由Ｌｌ_２型长程有序金属间化合物转变为ｆｃｃ无序固溶体；球磨更长时间，则形成纳米晶．

镍－铝二层膜的界面反应

采用原位加热电镜观察法研究了Ｎｉ－Ａｌ膜固态反应。慢速加热下，反应以扩散机制进行，快速加热下，导致爆炸燃烧反应。

返回料添加比例对铸造钴基高温合金K640S组织与性能的影响

研究了返回料添加比例对铸造钻基高温合金Ｋ６４０Ｓ组织和性能的影响，结果表明，随返回料添加比例的增加，合金中的氮含量明显增加，导致枝晶组织粗大、疏松倾向明显，引起力学性能的变化当返回料添加比例大于６０％时，返回合金的高温拉伸强度降低，其中Ｍ２３Ｃ６型碳化物和基体的界面是拉伸破坏的起源地，研究发现，氮含量增加导致显微疏松增多，使高温蠕变第三阶段应变速率加快，导致Ｋ６４０Ｓ返回合金的持久强度和蠕变强度明显低于新料合金．建议在实际生产中的最大返回料使用比例为 ６０％．

铸造高温合金中氮的影响机理与控制

总结中国科学院院金属研究所高温合金与金属间化合物课题组近年来开展的几种铸造高温合金中氮(N)的研究结果;讨论了铸造高温合金中N的控制方法。结果表明:无论镍基还是钴基铸造高温合金,N含量随Cr含量或返回次数和比例的增加而增大,过高的N含量降低合金的力学性能,并导致合金质量明显下降,但N的影响机理不同;对镍基铸造高温合金,N主要以极难分解的TiN颗粒团簇存在于合金熔体中,在凝固过程中作为核心促进TiC碳化物的析出与快速长大,块状碳化物阻塞枝晶间的通道,降低合金液的流动性和补缩性,导致合金组织中的显微疏松明显增加以及合金力学性能的降低;对钴基铸造高温合金,高N含量提高合金的初始凝固温度,使得合金枝晶组织粗大,枝晶间板条状M7C3共晶碳化物数量增多、尺寸增大,抑制周围基体中M23C6相的沉淀,导致共晶碳化物/基体界面更容易形成裂纹而降低合金力学性能。

高温结构金属间化合物及其强韧化机理

综述了自1988年以来中国科学院高温合金和金属间化合物研究组(郭建亭研究组)在高温结构金属间化合物NiAl及其合金、Ni3Al及其合金、FeAl和Fe3Al及其合金、TiAl合金以及金属间化合物环境脆性方面的主要研究成果:NiAl合金超塑性的发现及其机理研究;稀土元素改善NiAl合金的室温塑性和高温抗氧化性能;NiAl合金的韧脆转变行为及其机理;纳米晶NiAl合金及其复合材料的强韧化;内生颗粒增强NiAl基复合材料及强韧化机制;NiAl合金良好的耐高温摩擦磨损性能及自润滑机理的发现;NiAl中合金元素的作用与JJ-3合金的发展;在国际上首先发现适量Zr可韧化无硼Ni3Al合金;为使Ni3Al强韧化硼含量应加至溶解度附近;FeAl合金反常屈服峰的发现及其机理研究;微量Mg可明显改善FeAl和Fe3Al合金的室温塑性;TiAl-W-Si合金的组织、相转变和界面精细结构;金属间化合物的环境脆性实质是氢致脆性;在国际上首先用第一原理方法(DVM)研究了L12型CO3Ti的环境脆性。

Dy对Nb-Nb_5Si_3共晶合金显微组织和力学性能的影响

Nb-23Ti-10Ta-2Cr-18Si-xDy(原子分数(%)x=0.0,0.1)共晶合金主要由(Nb,Ti)_(ss),α-(Nb,Ti)_5Si_3和γ-(Nb,Ti)_5Si_3相组成.稀土元素Dy的加入使组织明显细化,尤其表现为硅化物尺寸的减少.Dy主要偏聚在晶界和相界,偏聚比约为2.5.Dy的加入有利于合金室温和高温强度以及室温塑性的提高.

定向凝固NiAl合金的微观组织和高温力学性能Ⅰ.微观组织和韧脆转变温度

利用 ＳＥＭ和 ＴＥＭ研究了热等静压处理（ＨＩＰ）后的 ＮｉＡｌ－２８Ｃｒ－５．５Ｍｏ－０．５Ｈｆ定向凝固合金微观组织与结构．该合金主要是由ＮｉＡｌ相、Ｃｒ（Ｍｏ）相和少量聚集在相界处的Ｈｅｕｓｌｅｒ相组成．通过对该合金高温拉伸实验发现：合金的韧脆转变温度（ＢＤＴＴ）与应变速率有关，应变速率提高一个数量级，韧脆转变温度提高５０ Ｋ．断口形貌观察发现：ＢＤＴＴ以下，该合金以β相的解理和β／Ｃｒ（Ｍｏ）的相剥离形式断裂； ＢＤＴＴ以上。

NiAl(Co)系机械合金化的研究

用高能球磨机分别对含三种成分的 Ｎｉ－Ａｌ５０－ｘ－ＣＯｘ（ｘ＝５， １０， ２０）粉末进行机械合金化 Ｃｏ的加入对合金的机械合金化过程及产物有很大影响 Ｃｏ含量变化使反应机制发生明显改变，并同时得到不同的反应产物用 ＤＴＡ测定粉末最终产物的热稳定性， Ｎｉ－Ａ１４５－Ｃｏ５， Ｎｉ－Ａ１４０－Ｃｏ１０粉末在加热过程中未发生相分解，仍保持Ｇ－ＮｉＡＩ（Ｃｏ）结构而Ｎｉ－Ａ１３０－Ｃｏ２０球磨所得过饱和固溶体γ－Ｎｉ（Ａｌ。

几种复合化学镀层的研究

研究了几种复合化学镀层的工艺,初步确定四种镀层的施镀条件。测量了镀层的厚度、硬度和耐腐蚀性等,并与镍磷镀层进行了比较。

原位内生多相复合材料(NiAl—28Cr—6Mo)—TiC的高温力学行为

运用燃烧合成工艺制备了一种多相内生金属问化合物基复合材料（NiAl—28Cr—6Mo）－TiC．复合材料的高温变形行为显示流变应力随温度升高或初始应变速率减小而降低，服从幂指数规律求出了不同含量TiC时复合材料的应力指数n和激活能Q，与同类NiAl基复合材料进行了比较分析.

纳米金属间化合物NiAl的机械合金化合成及性能

利用机械合金化和高温热压工艺制备NiAl纳米晶体材料，并研究了材料的微观组织和力学性能，结果表明，NiAl的反应生成归结于机械碰撞诱发的爆炸反应机制.采用高温热压工艺可制备接近完全致密的纳米晶NiAl块体材料，NiAl纳米晶体材料的室温强度和塑性都高于铸态NiAl．纳米晶NiAl的高温强度依赖于应变速率。

NiAl(Co)-TiC粉末的机械合金化原位制备纳米复合材料

用高能球磨机分别对四种成分的Ni50 Al50 x Cox+10%(体积分数,下同)TiC(x=5,10,20)和Ni50 Al45 Co5+20%TiC粉末进行机械合金化,得到原位内生TiC弥散强化的NiAl(Co)纳米复合粉末。结果表明,球磨Ni50 Al45 Co5 10%TiC粉末过程中,爆炸反应机制生成NiAl(Co)和TiC化合物,其中NiAl(Co)化合物晶粒仅为10nm左右,TiC晶粒为35～50nm。但当TiC含量增加到20%时,其爆炸反应起始时间延后20min。同时随着Co含量增加,Ni50 Al40 Co10 10%TiC粉末的机械合金化的产物仍为NiAl(Co)和TiC,但NiAl(Co)化合物的生成机制转变为扩散反应机制。进一步增加Co含量(20%,原子分数)则导致了γ Ni(Al,Co,Ti,C)过饱和固溶体的形成,反应机制仍为互扩散反应。

Ag对NiAl合金组织和性能的影响

研究了 Ag对 Ni Al合金显微组织和压缩性能的影响。结果表明 :Ni Al- Ag合金是由 Ni Al和富 Ag的固溶体两相组成 ,富 Ag相随 Ag含量的增加而增加。 Ag在 Ni Al合金中的固溶度很低 ,它们组成了伪二元偏晶体系。少量 Ag的加入提高 Ni Al合金的强度 ,而大量 Ag的加入则降低其强度。这种强化与弱化效果归因于 Ag的固溶强化和塑性第二相 (富 Ag相 )的软化作用。 Ag合金化能显著提高 Ni

Co含量对Ni-Al机械合金化的影响

Ｃｏ元素的加入对ＮｉＡｌ合金的机械合金化过程及产物有很大影响·Ｃｏ含量变化使反应机制发生明显改变，并同时得到不同的反应产物·Ｃｏ含量为５％（原子分数）时，反应机制仍属于爆炸式反应，粉末颗粒较细且均匀；但１０％（原子分数）Ｃｏ元素的加入抑制了ＮｉＡｌ化合物爆炸式反应生成，并导致类“非晶”相的生成；而Ｃｏ含量为２０％（原子分数）时，导致了γＮｉ（Ａｌ，Ｃｏ）过饱和固溶体的形成·粉末颗粒最大，均匀性较差·

金属间化合物NiAl-Cr(Mo,Hf)合金的研究

简要介绍了金属间化合物NiAl-Cr（Mo,Hf）合金（JJ-3）的最新研究进展.重点报道了其物理性能、微观组织、高温拉伸性能、蠕变性能和持久性能及高温氧化性能.结果表明:JJ-3合金具有密度低、熔点高、导热率大、组织稳定.1000-1150℃力学性能优异和抗氧化性能良好等优点,适于制造高推比先进航空发动机的涡轮导向叶片.

NiAl(Cr)系的机械合金化

利用高能球磨机对不同 Ｃｒ含量的 Ｎｉ５０－Ａｌ５０－ｘ－Ｃｒｘ（ｘ＝５， １０， １５， ２０， ２５）粉末进行机械合金化采用 ＸＲＤ，ＳＥＭ； ＴＥＭ和 ＤＴＡ等手段系统研究了合金元素 Ｃｒ替代 Ａｌ后对 ＮｉＡｌ机械合金化过程及产物的影响结果表明，高能球磨显著扩大了 Ｃｒ在β－ＮｉＡｌ中的固溶度， Ｃｒ含量的增加使反应机制发生变化，得到逐渐趋于无序的 ＮｉＡｌ（Ｃｒ）化合物。Ｎｉ５０Ａ１５０－ｘＣｒＸ（ｘ＝５，１０，１５）三种粉末球磨终产物具有较好的组织稳定性，加热至１０００℃仍未发生相分解，均保持β－ＮｉＡｌ（Ｃｒ）结构；而 Ｎｉ５０－Ａｌ３０－Ｃｒ２０和 Ｎｉ５０－Ａｌ２５－Ｃｒ２５两种球磨产物在高温下发生分解，形成β相、 γ’相和。

机械合金化制备NiAl-TiC复合材料的研究

利用机械合金化方法反应合成ＮｉＡｌ－ＴｉＣ复合材料。对合金化过程、反应机理、球磨时间对粉末颗粒度和晶粒度的影响以及粉末成分配比对反应孕育时间的影响进行了研究，并测试了热压致密后材料的压缩性能。

NiAl(Co)金属间化合物纳米晶块体材料的制备及其性能

采用机械合金化方法获得NiAl(Co)纳米晶粉末 ,经过热压 ,成功地制备出NiAl(Co)块体纳米晶材料·其晶粒尺寸约在 30 0～ 480nm ,致密度可达到 91%以上 ,室温压缩屈服强度达到12 5 0～ 140 0MPa ,是铸态NiAl合金的 3 1～ 3 5倍 ,室温塑性良好 ,有大约 13 %的压缩塑性·其中Ni50 Al4 0 Co10 纳米晶块体材料压缩率可达 30 % ,而无裂纹产生 ;Ni50 Al4 5Co5,在 980℃高温压缩至19 5 %无裂纹产生 ,变形均匀·还发现含γ′相的NiAl(Co)的双相纳米晶块体材料压缩性能优于单相NiAl(Co)

热等静压对NiAl-Cr(Zr)金属间化合物合金显微组织和性能的影响

研究了铸造和经热等静压 (HIP)处理的 Ni Al- 33.5 Cr- 0 .5 Zr多相金属间化合物合金的显微组织和高温力学性能。结果表明 ,经 HIP处理后 ,共晶胞尺寸变化不大 ,但 α- Cr相变粗 ,变长 ;胞界上的 Ni2 Al Zr相转变为富 Zr相。HIP处理后 ,压缩屈服强度明显提高 ,在 12 73K,应变速率为 1.0 4× 10 - 3s- 1时 ,σ0 .2 增加约 5 0 % ;应变速率为 1.0 4× 10 - 4 s- 1 ,5× 10 - 5 s- 1 时 ,σ0 .2 增加约一倍。在 1373K时 ,σ0 .2 增加的幅度较小。低应变速率时 ,HIP处理后的压缩真应力 -真应变曲线也与铸态的显著不同。高温压缩变形很好地符合幂指数规律和温度补偿的幂指数规律。TEM观察表明 。

金属间化合物NiAl合金蠕变行为的研究

系统研究了热等静压态(HIP)NiAl-9Mo,NiAl-Cr(Zr),NiAl-28Cr-5.5Mo-0.5Hf-0.02wt％P合金与定向凝固NiAl-28Cr-5.8Mo-0.2Hf,NiAl-28Cr-5.5Mo-0.5Hf,NiAl-28Cr-SMo-1Hf,NiAl-Fe(Nb)共晶合金的高温拉伸蠕变行为。研究结果表明,七种NiAl合金具有相似的蠕变曲线,表现为较短的减速蠕变阶段和较长的稳态蠕变阶段及较高的蠕变应变。在高温低应力下蠕变变形主要受位错攀移过程控制,在低温高应力下蠕变变形主要由Orowan机制控制。NiAl合金的蠕变断口表现为塑性断裂和沿胞界断裂的混合特征。NiAl合金蠕变断裂主要受蠕变裂纹扩展所控制,蠕变断裂数据符合Monkman-Grant关系。