Ni-Al系金属间化合物价电子结构与性能分析

NiAl和Ni3Al金属间化合物熔点高、密度低,具有较好的热传导性和良好的抗氧化性,是航空航天领域很有潜力的高温结构材料。运用固体与分子经验电子理论分析了NiAl和Ni3Al金属间化合物的价电子结构,并从电子结构层次初步探讨了NiAl和Ni3Al金属间化合物的强度、稳定性、室温脆性及熔点等问题。计算结果表明,化学计量比的NiAl和Ni3Al的脆性因子均小于0.08,室温下表现为本征脆性,NiAl的脆性比Ni3Al的脆性大;NiAl的熔点和强度均比Ni3Al的高,稳定性比Ni3Al的差。

Ni-Al系、Fe-Al系和Ti_3Al金属间化合物研究进展

简要介绍了金属间化合物的熔炼与铸造工艺。论述了Ni Al系 (包括NiAl和Ni3 Al)、Fe Al系 (包括Fe3 Al和FeAl)及Ti3 Al基金属间化合物高温结构材料的研究现状和发展动态 ,分析了上述合金存在的问题及解决办法 ,介绍了它们在不同领域的潜在应用。

金属间化合物NiAl的氧化行为与硼含量的关系

本文研究了含硼量为0-2.22at.-％的Ni_3Al在750-1150℃和3-100h条件下的氧化行为。结果表明,不同硼含量的Ni_3Al合金在不同温度下的氧化动力学曲线基本都符合抛物线规律。硼含量在0.52-1.37at。-％时抗氧化性能最好。研究了氧化膜的形态与结构。0-1.37at.-％B的Ni_3Al合金,表面形成以Al_2O_3为主的氧化膜,并含有少量NiO和NiAl_2O_4,含有2.22at.-％B的Ni_3Al合金,表面生成复杂的硼氧化物,破坏Al_2O_3膜的完整性,抗氧化性最差。但无硼合金中,NiAl_2O_4的含量最高,并在试样冷却过程中几乎全部剥离。

Ni-Al系金属间化合物超塑性的研究进展

在一定组织形态和外界条件下,单相或多相的镍铝金属间化合物及其合金表现出超塑性变形行为,其中多相挤压态NiAl合金及单相Ni3Al合金的超塑性变形机制是晶界滑移(动态回复和再结晶协调变形);单相NiAl的超塑性变形则来自于变形过程中发生动态回复和再结晶;而定向凝固多相NiAl合金的超塑性则是在拉伸过程中动态再结晶与应变硬化平衡的结果。超塑性变形机制多样性源于镍铝金属间化合物晶体结构独特的物理性质。

Ni_3Al金属间化合物自蔓延高温合成中的显微组织演变

为了研究用Ni粉和Al粉自蔓延高温合成(SHS)Ni3Al过程中的显微组织演变,用燃烧波淬熄法使蔓延的燃烧波自行熄灭,用扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)观察和分析了淬熄试样中的显微组织,测试了燃烧温度,并用X射线衍射(XRD)分析了合成产物的相组成。结果表明,合成反应开始于Al的熔化,从而使Ni粉粒开始部分溶解,Ni与Al原子间的互扩散导致Ni3Al反应扩散层在未溶解的Ni粉粒表面形成并逐渐增厚。该反应具有不完全性,可能是实验中使用了较粗的Ni粉和Al粉的缘故。

Fe-Al系金属间化合物中的微观缺陷和电子密度

对二元Fe-Al合金,含Cr和Si的Fe3Al合金的正电子寿命谱侧量表明:随着二元 Fe-Al合金Al含量的增加,空位浓度增加,微孔洞的开空间增大,在Al含量高于40%(原子分数)的 B2-FeAl合金中存在着较高的空位浓度和开空间相当于Fe中10-15个空位聚集体的微空洞,在B3-FeAl和D03-Fe3Al合金中,晶格中最邻近的Fe－Al原子对之间发生Fe d-Alp杂化作用,Al的3p电子与Fe的3d电子被局域化并形成共价键,导致合金中的自由电子密度降低,二元Fe-Al合金中的平均电子密度随着Al含量的增加而下降,用Cr元素对Fe3Al进行合金化,合金基体和晶界处的自由电子密度均增加;而加入Si元素,合金基体和晶界处的自由电子密度均减小,讨论了Fe-Al合金的微结构对其力学性能的影响。

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。

激光熔覆镍基合金与铝反应合成Ni-Al金属间化合物覆层的研究

以镍基合金和铝为原料,利用激光熔覆技术在低碳钢表面反应合成Ni-Al金属间化合物覆层。采用SEM,EDX,TEM和XRD等表征手段对试样的组织和相结构进行分析。结果表明:激光熔覆镍基合金与铝反应合金覆层由β-Ni Al和γ′-Ni3Al两相构成,两相中均固溶有一定量Fe,Si元素。β-Ni Al相含量较多,为细小、均匀、交错分布的树枝晶,Ni,Al间的反应放热使树枝晶呈现等轴化趋势;γ′-Ni3Al相含量较少,呈连续网状分布于β-Ni Al树枝晶周围,这种结构有利于降低覆层脆性。在1.5kW功率下,激光熔覆镍基合金及铝反应合成的β-Ni Al和γ′-Ni3Al两相合金覆层致密,有少量气孔但无裂纹现象,覆层与基体实现完全冶金结合。

机械合金化金属间化合物Ni_3Al研究现状

本文综述了用机械合金化法制备金属间化合物Ni3Al的研究现状和发展情况。介绍了Ni3Al的机械合金化过程和影响因素,以及Ni3Al机械合金化后粉体的成形烧结工艺及性能。展望了金属间化合物Ni3Al机械合金化的发展前景。

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。

Ti—Al系金属间化合物

简要介绍了钛铝系金属间化合物的发展背景，着重阐述了目前α２－Ｔｉ３Ａｌ基、γ－ＴｉＡｌ基及δ－ＴｉＡｌ３基合金的发展状况、总结了近年来为了获得钛铝系金属间化合物的良好综合机械性能尤其是室温塑性，国内外研究者所采用的一系列方法。

合金元素在Ni_3Al金属间化合物中的作用

介绍了Ni3Al基金属间化合物研究的现状和前景。由于Ni3Al基金属间化合物具有高熔点、低密度和良好的抗氧化性等性能,长期以来作为高温结构的候选材料而得到了广泛的关注,但是Ni3Al在室温下塑性差和高温时强度低限制了它的使用。采用合金化的方法可使Ni3Al基金属间化合物的性能得到改善,着重介绍了合金元素在Ni3Al基金属间化合物中的作用。

Nb-Al系金属间化合物及其复合材料研究进展

综述了Nb-Al系金属间化合物作为高温结构材料的最新研究进展和发展趋势。对目前国内外Nb-Al系金属间化合物及其复合材料的制备工艺、组织结构控制和力学性能的研究现状进行评述。结果表明:通过延性相增韧、合金化、层状结构设计、复合材料设计等方法,可以显著改善Nb-Al金属间化合物的室温脆性、抗氧化能力、高温强度及抗蠕变性能。Nb-Al系金属间化合物的研究方向应集中发展以Nb3Al及NbAl3金属间化合物为基体,以SiC、Al2O3及TiC等陶瓷相为增强相强化的陶瓷-铌基合金复合材料。

Fe(Ni)-Sn体系金属间化合物纳米粒子中初生相的预测

以Miedema半经验模型和比热容随温度有效形成热变化的经验公式为基础,结合基本热力学关系式对Fe-Sn和Ni-Sn体系的有效形成热及有效形成热随温度的变化进行了计算.采用电弧放电法制备了Ni-Sn和Fe-Sn纳米粒子.XRD结果表明,在Ni-Sn系中金属间化合物的初生相为Ni_3Sn_4,而Fe-Sn系中出现的为FeSn_2.计算结果与相应纳米颗粒体系的实验结果吻合较好.

离心铸造制备Al－Ti系金属间化合物梯度功能材料的组织及耐磨性的研究

为获得表面具有耐磨、耐热、耐蚀而整体又具有较好强韧性的低密度材料，以缓解各种应力（热应力，压应力等），提高材料的使用性能，作者采用离心铸造工艺，通过改变合金成分、转速，获得组织，成份，硬度均呈梯度分布的材料。显微组织分析表明：外表层组织主要有ＴｉＡｌ和ＴｉＡｌ＿３初生金属间化合物组成，离心转速和合金含量愈高，则外表层初生金属间化合物含量愈多，且金属间化合物显微硬度呈梯度分布，显微硬度和耐磨性呈很好的对应关系，最后作者提出该工艺下材料的形成机制，合金元素传质和初生相沉积随凝固同时进行，为进一步定量地控制该材料组织提供理论依据。

电热爆炸法原位合成Fe-Al系金属间化合物涂层的研究

利用电热爆炸喷涂装置将纯铝喷涂到Q235钢基体上原位合成FeAl和Fe3Al金属间化合物涂层,通过X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪和显微硬度计对涂层的物相进行了分析。结果表明,采用电热爆炸法在合适的喷涂距离下可合成具有亚微米晶的Fe3Al金属间化合物涂层,该涂层的硬度达630 HV0.05。涂层与Q235钢基体实现了冶金结合。

Ti-Al系的相图及金属间化合物

评述了Ti-Al相图实验测定和理论计算的历史及新近研究;介绍了Ti-Al系金属间化合物的力学行为、影响因素及工艺措施,提出了其进一步发展应解决的问题。

烧结温度对Al_3Ni金属间化合物增强铝基复合材料力学性能的影响

通过粉末冶金原位合成法制备Al3Ni金属间化合物增强铝基复合材料。采用X射线衍射，扫描电镜，硬度测试和压缩强度测试，研究烧结温度对复合材料微观结构和力学性能的影响。结果表明：在铝基体中成功获得了均匀分布的金属间化合物Al3Ni增强相；随烧结温度从570℃上升到590℃，复合材料的密度从2.435 g/cm^-3上升到2.990 g/cm^-3，维氏硬度从~24升高到~37；经590℃烧结制备的复合材料表现出了高的压缩强度（255 MPa）和伸长率（~40%）。

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。

Ni_3Al金属间化合物的研究进展

Ni3Al金属间化合物因具有熔点高、抗蠕变强度大、密度低、耐腐蚀、耐氧化以及其它优异性能,已被广泛应用于航空、冶金、机械、电化学、环保工业等领域,并有进一步发展的潛力和扩大应用的需求。该文对Ni3Al金属间化合物的制备及性能的研究进展进行综合评述,并着重论述粉末冶金法制备Ni3Al金属间化合物及其产品的抗氧化与催化性能等的研究现状。