多孔TiAl金属间化合物和434L不锈钢的钎焊连接

采用Ti-Cu混合粉为焊料,对多孔TiAl金属间化合物与434L不锈钢进行真空钎焊连接,测试异种材料连接件的整体拉伸性能;并用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对接头界面组织结构进行观察和分析。结果表明,采用Ti-Cu粉焊料可以实现此类异种材料间的连接;优化的焊接工艺参数为:焊接温度955℃及焊接时间240s,连接件的室温抗拉强度为65MPa;接头界面结构依次为多孔TiAl,Ti3Al+Ti2Cu,TiCu+Ti2Cu,富Ti层,富Fe层及不锈钢。

Fe-Al、Ti-Al和Ni-Al系金属间化合物多孔材料的研究进展

总结Fe-Al、Ti-Al、Ni-Al 3大系金属间化合物的物相结构和基本特性,论述Fe-Al、Ti-Al和Ni-Al 3大类金属间化合物多孔材料的制备方法、孔结构表征以及耐腐蚀性能,并指出孔结构参数的可控性研究、复合材料的制备和焊接性能的提高是金属间化合物多孔材料未来的研究重点。

FeAl金属间化合物多孔材料的制备

以Fe、Al粉末为原料,用反应合成工艺制备FeAl金属间化合物多孔材料,表征了孔结构.结果表明,在FeAl金属间化合物多孔材料的制备过程中烧结坯发生明显的体积膨胀;在1000℃以下,随着烧结温度的升高FeAl烧结坯的孔隙度和最大孔径增大;经1000℃烧结后FeAl多孔材料的孔隙度为35.3%,最大孔径为2.0μm;造孔机理是Kirkendall效应造孔、反应造孔以及粉末颗粒间隙孔的演变.

Ti-Al金属间化合物多孔材料的研究进展

Ti-Al金属间化合物多孔材料兼备陶瓷和金属多孔材料的性能优势,为具有很大发展潜力的新型无机多孔材料。目前,对于Ti-Al金属间化合物多孔材料的研究包括以下3个方面:反应合成Ti-Al金属间化合物多孔材料的制备及孔结构形成过程和机理;偏扩散-反应合成-烧结制备的Ti-Al金属间化合物多孔材料的物理、化学性能;偏扩散-反应合成Ti-Al金属间化合物多孔材料的应用及其潜力。Ti-Al金属间化合物多孔材料包括多孔体、多孔膜和多孔纸型膜等多种形式;Ti-Al金属间化合物多孔材料的性能主要包括膨胀特性、孔结构性能、抗环境腐蚀性能及焊接性能;Ti-Al金属间化合物多孔材料的现有应用范围主要包括过程工业中流体介质的过滤分离净化,以及化学工业中复合钯膜的支撑体。

多孔TiAl金属间化合物的抗热盐酸腐蚀性能

以Ti、Al元素粉末为原料,用粉末冶金法制备Al含量为35%(质量分数)的多孔TiAl金属间化合物。通过腐蚀动力学曲线、孔结构参数与表面形貌变化来研究在90℃恒温条件下,多孔TiAl在pH为2和3的盐酸溶液中的耐腐蚀性能,并对多孔TiAl与多孔钛、多孔镍以及多孔不锈钢在pH=2时的耐腐蚀性能进行比较。结果表明,当pH值由3减小到2时,多孔TiAl的耐腐蚀性能略有下降,但仍明显优于其他3种多孔材料。分析认为,多孔TiAl的优良耐蚀性能主要归因于钛铝金属间化合物特殊的键合特征以及Ti、Al元素的强钝化能力。

Fe-Al系金属间化合物多孔材料的制备及孔结构表征

以Fe、Al元素粉末为原料,采用分段无压反应合成工艺制备Fe-Al系金属间化合物多孔材料,并对其孔结构进行表征。通过改变Fe、Al元素的配比,研究Al含量对Fe-Al金属间化合物多孔材料透气度和最大孔径以及孔隙度的影响。结果表明,Al含量对Fe-Al金属间化合物多孔材料孔隙度的影响显著。在Al含量(质量分数)20%～45%的范围内,Fe-Al金属间化合物多孔材料的孔隙度与Al含量之间遵循严格的直线增加规律;Al含量对Fe-Al金属间化合物多孔材料最大孔径和透气度的影响与对孔隙度的影响相似。本实验条件下Fe-Al系金属间化合物多孔材料中透气度(K),开孔隙度(θ)和最大孔径(dm)之间的定量关系式为:K=0.2538d2mθ。

Ni_3Al金属间化合物多孔材料的抗盐酸腐蚀性能

以Ni、Al元素混合粉末为原料,用偏扩散-反应合成-烧结的粉末冶金法制备Ni3Al金属间化合物多孔材料,在室温20℃下pH为2和3时以及90℃下pH=2时研究Ni3Al金属间化合物多孔材料在盐酸溶液中的腐蚀动力学曲线、孔结构稳定性和表面形貌变化以及Tafel曲线,并与Ni金属多孔材料进行比较。结果表明:Ni3Al金属间化合物多孔材料在盐酸中的质量损失率显著地低于Ni多孔材料的,且Ni3Al金属间化合物多孔材料的孔结构在腐蚀介质中长期稳定,并显示出优异的抗盐酸腐蚀能力。

多孔NiAl金属间化合物的造孔机理

以Ni、Al元素粉末为原料,采用反应烧结工艺制备多孔NiAl金属间化合物材料,表征各烧结温度所对应的孔结构,研究NiAl烧结体的造孔机理。结果表明:在多孔NiAl金属间化合物材料的制备过程中,当温度在1 100℃以下,随着烧结温度的升高,NiAl烧结体中的孔隙度和最大孔径呈现增大的趋势;经1 100℃烧结之后,多孔NiAl的孔隙度为53%,最大孔径为55μm;造孔机理为Al熔点附近的Ni、Al之间的剧烈扩散造孔形成大量的开孔隙度,以及高温烧结阶段的Ni与中间相的扩散形成的多孔NiAl材料骨架中的孔洞。

Fe_3Al金属间化合物多孔材料的研究

采用粉末冶金方法制备了Fe3Al多孔材料,研究了烧结温度等工艺参数对Fe3Al多孔材料的力学性能、过滤特性的影响,考察了制得的Fe3Al多孔材料的高温强度和耐腐蚀性能。结果表明,Fe3Al烧结多孔材料具有很好的抗拉强度、渗透特性和耐腐蚀性能。

FeAl金属间化合物多孔材料高温硫化性能及应用

以Fe/Al元素混合粉末为原料,通过反应合成制备Fe-40%Al(原子分数)金属间化合物多孔材料。于600℃在S2(1×104Pa)+N2的混合气氛中进行高温循环硫化实验,研究FeAl金属间化合物多孔材料的硫化性能以及材料孔结构的稳定性,并与预氧化多孔FeAl、多孔316L不锈钢和多孔Ni进行对比。结果表明,经过152h的循环硫化后,多孔FeAl质量增加1.1%,预氧化多孔FeAl质量增加0.003%,而多孔316L不锈钢和多孔Ni质量分别增加10.24%和52.2%。多孔FeAl材料的最大孔径则从开始的13.9μm缓慢减小至22h的12.9μm,随后保持长时间的稳定状态,而多孔Ni和多孔316L不锈钢的最大孔径分别经历22h和52h硫化腐蚀后降为0。由此说明Fe-40%Al多孔材料的高温抗硫化性能及孔径的稳定性远优于多孔Ni和多孔316L不锈钢。经过预氧化处理的FeAl多孔材料的高温抗硫化性能更加优异。含SO2高温烟气净化试验表明,FeAl滤芯过滤器除尘效率高,工作稳定。

压制压力对Ni_3Al金属间化合物多孔材料孔结构及抗拉强度的影响

以Ni、Al元素粉末为原料,采用粉末冶金的方法制备Ni3Al多孔金属间化合物。研究了压制压力对Ni3Al多孔金属间化合物孔结构和抗拉强度的影响。研究结果表明,随着压制压力的增大,Ni3Al多孔金属间化合物的孔隙度呈线性减小的趋势;当压制压力达到220MPa以上时,随着压制压力的增大,Ni3Al多孔金属间化合物的最大孔径和透气度减小幅度趋缓;最大孔径是决定透气度大小的主要因素;抗拉强度与压制压力之间的关系式为sb=600(0.06P-41.51)2.45。

含Al金属间化合物多孔材料的研究进展

多孔金属间化合物兼备陶瓷和金属的优点,具有低密度、高弹性模量、高导热系数、高比强度和比刚度、优异的高温抗氧化性能等优点,是一种具有很大发展潜力的新型无机多孔材料。系统地总结了Ti-Al、Fe-Al和Ni-Al三大含Al金属间化合物多孔材料制备工艺与组织结构的国内外最新研究进展、目前存在的问题以及在过滤等领域的应用前景。对三种多孔材料的制备工艺进行了详细归纳,包括元素反应法、造孔剂法、燃烧合成以及浸渍法等,重点介绍了热爆反应快速制备高孔隙率多孔材料方面的最新成果与优势;最后指出了金属间化合物多孔材料目前存在的问题以及未来的研究重点和发展趋势。

多孔Ni_3Al金属间化合物的高温氧化行为

研究分段反应烧结多孔Ni3A1金属间化合物在500～900℃空气中的氧化行为。结果表明，氧化温度越高，多孔Ni3Al的氧化质量增加越大；氧化温度为500℃时，氧化质量增加动力学行为符合抛物线规律，当氧化温度为700℃和900℃时，整个氧化过程分为氧化初期质量快速增加阶段和后期缓慢增加的平台阶段。多孔Ni3A1的高温氧化行为在外表面和孔隙内部同时发生，孔隙率高的样品氧化质量增加大。当氧化温度为700℃和900℃时，氧化主要发生在开孔的孔口附近，生成的氧化物可快速将样品表层的小孔封闭，阻止孔内的继续氧化。

多孔Fe_3Al金属间化合物的试验研究

通过粉末冶金添加挥发性造孔剂的方法制备多孔Fe3Al金属间化合物,分析了造孔剂的加入量和成形压力对开孔隙率以及渗透性的影响。通过图像分析与处理技术,利用Matlab语言设计了计算多孔Fe3Al金属间化合物信息维的应用程序,并以此为基础分析不同孔结构的信息维。

Fe-Si金属间化合物多孔材料的制备与耐腐蚀性能

以Fe粉和Si粉为原料,采用模压成形–真空烧结法制备Si的摩尔分数分别为25%,38%和50%的3种Fe-Si金属间化合物多孔材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和泡压法等对不同组分Fe-Si多孔材料的物相组成、微观形貌和孔结构特征进行表征,通过静态浸泡腐蚀实验研究Fe-50%Si多孔材料在酸、碱、盐溶液中的耐腐蚀性能。结果表明:这3种Fe-Si金属间化合物多孔材料的孔隙特征明显,平均孔径约为15μm,N2渗透通量约为170 m3/(m2·k Pa·h)。Fe-50%Si金属间化合物多孔材料在碱溶液中浸泡腐蚀30 d后,质量增加率为1.93%,N2渗透通量降至77 m3/(m2·k Pa·h),耐碱腐蚀性能较差;而在强酸及盐溶液中经过30 d浸泡腐蚀后,孔隙形貌几乎无变化,质量增加率仅分别为0.23%和0.17%,孔径和N2渗透通量几乎未发生变化,表现出优异的耐腐蚀性能。

近净成形Ti-Al多孔金属间化合物的孔隙形成及生长的演变机制

近净成形Ti-Al金属间化合物多孔材料具有优异的特性,但制备过程中由于Ti,Al元素粉末反应合成及孔隙演变的复杂性,导致这种新型多孔材料的孔结构很难控制。通过对Ti,Al元素粉末在反应合成过程中的显微结构、物相以及孔结构进行观测和分析,揭示了近净成形Ti-Al多孔金属间化合物的孔隙形成及生长的演变过程。结果表明,在Al元素两阶段的偏扩散过程中,在快速扩散组元Al的位置,在Kirkendall效应以及与孔径成反比的张应力的共同作用下,Ti-Al合金多孔材料中的Kirkendall孔隙随着Al元素的快速扩散逐渐长大;Ti-Al合金多孔材料中的Kirkendall孔隙是以生坯中Al颗粒的变形形状为模板进行生长并连通,经烧结驱动力微观调整后随合金成分的均匀化而被稳定下来,形成由大量高度连通孔隙和很少一部分细小闭合孔隙组成的孔结构。

新型Ti-Al金属间化合物多孔材料的弹性模量表征

基于新型Ti-Al金属间化合物多孔材料的孔隙微观结构特点,采用三维八面体结构模型,首次通过能量法推导出该多孔材料的弹性模量理论计算公式,并分析孔棱横截面形状和剪力对相对弹性模量的影响规律。结果表明,与现有模型相比,本文模型推导弹性模量理论公式过程更简单,且因考虑了孔棱横截面形状及孔棱内力(含轴力、剪力、弯矩)对相对弹性模量的影响,所得结果更为精确且偏于安全。孔棱横截面形状和剪力对相对弹性模量的影响均随相对密度的增加而增大,当相对密度较小时两者均可忽略不计。新型Ti-Al金属间化合物多孔材料的弹性模量表征为该材料的工程实际应用提供了可靠的理论依据。

反应合成Ni-Al金属间化合物多孔材料的研究

采用自蔓燃高温合成技术(SHS)制备Ni-Al金属间化合物多孔材料。采用XRD和SEM分析了SHS反应生成的多孔材料的相组成和微观形貌。结果表明:利用自蔓燃高温合成法制备的Ni-Al金属间化合物多孔材料,产物主要相组成为Ni3Al和NiAl,还有少量的Ni固溶体;反应形成的多孔材料的孔洞形状不规则、结构复杂,孔道曲折,孔壁粗糙,大大增加了多孔材料的比表面积;Ni/Al质量比为4∶1的反应产物比质量比为3∶1的反应产物致密,且孔洞直径较小,颗粒也较细小、均匀。

新型Ti-Al金属间化合物多孔材料有效泊松比的理论表征

基于新型Ti-Al金属间化合物多孔材料真实孔隙的空间结构特征,采用三维八面体结构模型,首次通过能量法推导出表征多孔材料有效泊松比的理论公式,给出有效泊松比与其相对密度的显式表达式。并以圆形截面的孔棱为例,将本文有效泊松比与已有结果进行比较。结果表明:本文方法表征有效泊松比理论公式的推导过程更简单直接,所得结果更合理可靠。同时分析了孔棱横截面的几何形状和孔棱变形时剪力对有效泊松比的影响规律。分析表明,两者对有效泊松比的影响均随相对密度增大而增加,当相对密度较大时必须考虑剪力的影响。

中南大学粉末冶金国家重点实验室-成都易态科技有限公司联合开发的FeAl金属间化合物多孔膜应用于黄磷冶金新技术

黄磷是制造食品级、医药级、电子级磷酸及磷酸盐不可替代的重要原料，主要用于洗涤、农药，以及氧气吸收、气体分析、光谱分析等工业领域。