自蔓延高温合成NiAl基金刚石工具材料的热力学研究

计算了Ni-Al体系及Ni-Al-金刚石体系自蔓延高温合成NiAl金属间化合物的绝热温度,运用物质自由能函数理论,对主要反应进行了热力学计算,结合相图预测了自蔓延高温合成产物,并用自蔓延高温合成实验结果与预测结果进行对比,分析了自蔓延高温合成NiAl金属间化合物的物相生成过程。结果表明:4Ni-2Al反应的驱动力比Ni-Al体系的大,4Ni-2Al体系绝热温度为1816 K,可实现燃烧波自维持,根据相图预测产物是NiAl和Ni_(3)Al,确定最佳的Ni-Al体系配比为4Ni-2Al。4Ni-2Ali-10%(质量分数)金刚石体系与4Ni-2Al-15%(质量分数)金刚石体系的绝热温度分别为1709 K和1655 K,均可实现燃烧波自维持,自蔓延高温合成产物均为NiAl、Ni_(3)Al及部分Ni。热力学分析结果与XRD、FESEM及EDS能谱分析结果是吻合的。

热压NiAl纳米晶块体材料的HREM观察及EDS分析

利用高分辨电镜（ＨＲＥＭ）及场发射电镜纳米尺度成分分析技术（ＥＤＳ分析）研究了机械合金化和真空热压技术制备 的纳米 ＮＩＡＩ块体材料的微观结构． ＨＲＥＭ及 ＥＤＳ分析结果表明在球磨过程中形成第二相粒子 Ａｌ２Ｏ３分布于 ＮｉＡｌ晶粒内 部或边界上，分布于晶粒边界上的 Ａｌ２Ｏ３对晶界起钉扎作用，有效地抑制晶粒长大；此外，观察到纳米晶粒间存在无序区，这些

自蔓延高温合成(TiB_2+Al_2O_3)/NiAl复合材料的显微组织及演化机制（英文）

采用自蔓延高温合成技术制备（TiB_2＋Al_2O_3）增强NiAl基复合材料,并研究其相组成、显微组织和演化机制。结果表明：复合材料的组织及陶瓷相的形貌随添加（TiB_2＋Al_2O_3）含量的不同而变化,TiB_2在短时间内以自组装的模式形成长条状、片状、鱼骨状以及规则的四方体和六棱柱等不同形态。TiB_2的尺寸在2~5μm之间,与不规则的Al_2O_3伴生存在,少量TiB_2分布于NiAl基体中。随着陶瓷相含量的增多,TiB_2的形状趋于规则,且在NiAl基体中的分布更加均匀。

连续纤维增强NiAl基复合材料研究进展

连续纤维增强NiAl基复合材料是一类极具应用前景的高温结构材料．本文对Al2O3(f)／NiAl复合材料的工艺、界面结合状况、改善措施及Al2O3纤维的拉伸性能进行了评述．在已开发的最具代表性的各种工艺(扩散结合法,压力铸造,定向／悬浮区域熔炼)中,扩散结合法中的磁控溅射法对Al2O3纤维的损伤最少．在不同工艺过程中引入杂质使Al2O3(f)／NiAl复合材料的界面变得复杂,以及NiAl与Al2O3纤维的热膨胀系数(CTE)不匹配(NiAl CTE=16×10-6℃-1,Al2O3 fiber CTE=9．4×10-6℃-1),要求对复合材料的界面进行改性,而BN涂层对界面改性十分有效．关于Al2O3(f)／NiAl复合材料的力学性能,大多数的研究集中在Al2O3纤维的拉伸强度以及复合材料制备过程中Al2O3纤维强度的退化．对Al2O3(f)／NiAl复合材料的发展方向及前景进行了展望．

铝热法合成NiAl/Al_2O_3复合材料

以铝粉和NiO粉为原料,采用铝热法合成了NiAl/Al_2O_3复合材料。通过X射线衍射分析仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM)并结合差示扫描量热仪(DSC)对其相组成、微结构和反应过程进行了分析。实验结果表明:850℃Al/NiO体系铝热反应被点燃,并自蔓延发生于整个反应系统;950℃保温40min,Al/NiO体系铝热反应生成相互交织网状结构的NiAl/Al_2O_3复合材料。

喷涂法制Mo丝增强NiAl单层复合材料的研究

采用等离子喷涂工艺,制备了Mo丝增强的NiAl基单层复合材料。系统地研究了该复合材料的显微组织,Mo丝/NiAl界面的结合特性以及在不同热处理状态下复合材料的界面行为。研究表明:制备态单层复合材料的基体由强烈变形(扁平化)和高速结晶的NiAl熔滴颗粒形成的层状结构构成,颗粒间有较多的分界面,Mo丝/基体的界面结合强度不高,其结合为非冶金结合。800℃,3h退火后,Mo丝/基体界面的结合情况得到改善,复合材料的性能提高。更高温长时处理后,基体元素Ni在Mo丝中形成扩散层,在界面处基体一侧和基体中结晶的熔滴颗粒分界面处的铝的氧化物层明显增厚。

等离子喷涂制备W丝增强NiAl单层复合材料的界面研究

采用等离子喷涂法制备了W丝增强NiAl单层复合材料并研究了该材料内部与界面相关的问题。研究表明:作为增强体的W丝与NiAl基体具有较好的稳定性,制备态的W/NiAl界面为非冶金结合,其界面处无元素的互扩散及界面反应发生;在模拟热压工艺的两种退火热处理(800℃/3h,1200℃/48h)状态下,W丝/NiAl界面的结合强度增加,但界面处未出现可见的元素的互扩散层,只是W丝与结晶后NiAl熔滴颗粒之间的氧化物层明显增厚。另一方面,等离子喷涂工艺会给NiAl基体内部带来氧化物的内分界面,该界面的存在会导致NiAl基体的脆断。

NiAl基复合材料的强韧化方法及机理

综合评述了NiAl基复合材料强韧化的研究进展,着重介绍了提高NiAl基复合材料强韧化的几种方法及机理,包括合金化、细化微观组织或复相强化、采用先进工艺技术等。每一种方法都只能在一定的范围内达到改善性能的目的。并就目前研究进展中存在的不足以及该领域的发展方向提出一些看法。如果深化原子尺度精细结构研究,结合新的工艺及设备开发有望从根本上解决NiAl合金的性能障碍。

用反应球磨法制备NiAl-TiC复合材料

球磨 Ｎｉ、Ａｌ、Ｔｉ和Ｃ粉末以合成 ＮｉＡｌ－ＴｉＣ复合材料，分析了反应合成机理．结果表 明，ＮｉＡｌ和ＴｉＣ的突然生成归结于两个爆炸反应：Ｎｉ＋Ａｌ→ＮｉＡｌ＋△Ｈ１，Ｔｉ＋２Ｃ→ＴｉＣ＋ △Ｈ２．还研究了 ＮｉＡｌ和ＴｉＣ化合物球磨过程中晶粒细化的规律以及粉末颗粒度的变化规律．

NiAl—Fe新型复合材料的制备与研究

NiAl—Fe复合材料具有很优良的高温抗氧化能力和防腐、耐磨性能。以反应熔铸技术制备的NiAl—Fe复合材料为试验对象,研究了不同铁含量的复合材料的相组成、微观结构和成分,并对其抗氧化性能、耐腐蚀性能、抗磨损性能进行了对比试验。试验结果表明:采用反应熔铸技术可获得性能优良的NiAl—Fe基金属间化合物,具有工程应用前景。

金属间化合物NiAl的研究进展

介绍在NiAl金属间化合物方面取得的研究成果。主要成果有:NiAl合金超塑性及其机理研究;NiAl合金韧脆转变及其机理;纳米晶NiAl合金及其复合材料;内生颗粒增强NiAl基复合材料及强韧化机制;合金元素的作用以及JJ-3合金的发展。

外应力场下NiAl合金微裂纹动态扩展的分子动力学模拟

目的对NiAl合金中不同晶体取向的裂纹扩展动力学行为进行原子尺度研究,明晰在塑性变形过程或实际应用过程中裂尖的脆性解理和塑性变形行为,为研究NiAl合金的塑性变形行为和评估服役寿命提供理论基础。方法建立了4种不同取向的裂尖模型,其扩展取向分别为(010)[001]、(011)[100]、(010)[101]、(011)[011],用分子动力学方法对上述模型进行模拟,采用Gear算法计算原子在真实受力状态下的运动情况。结果在NiAl合金中,微裂纹在外载作用下的裂尖反应强烈依赖于裂纹取向(裂纹面及裂纹前沿方向)。{110}裂纹面的裂纹构型易于脆性解理扩展;{100}裂纹面的裂纹构型具有一定的塑性,裂尖处可形成位错发射,位错的出现可以协调塑性变形,模拟结果与实验观察相一致。结论裂纹的晶体取向对裂尖的马氏体相变行为有重要影响,当裂纹前沿为<100>方向时,原子在裂纹前端的{100}滑移面上运动,诱导B2相转变成L10相,产生马氏体相变,这种马氏体相变有利于相变增韧,能够促进裂尖处位错发射,可提升材料塑性和服役寿命。

扩散连接条件下Al_2O_3纤维与Ni25.8Al9.6Ta8.3Cr基体的界面结构及稳定性(英文)

在1200-1400°C下采用热压扩散的方法制备BN包覆Al2O3纤维增强NiAl基复合材料,利用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)研究其界面的显微结构和化学热稳定性。结果表明,在BN层与Ni25.8Al9.6Ta8.3的界面处发生了元素的扩散并伴随有复杂的化学反应发生。在NiAl和BN界面形成了连续的AlN层,Cr原子扩散到BN层中与B发生反应生成Cr5B3,还有小量的富Ta相在近NiAl侧界面处生成。

多孔TiC/NiAl复合材料的孔洞形貌及抗压强度

通过控制Ti、C、Ni、Al粉末之间的反应,利用自蔓延技术原位合成多孔TiC/NiAl复合材料,研究Ti-C(摩尔比1∶1)含量对多孔材料孔洞形貌和抗压强度的影响。结果表明:多孔材料孔洞形貌主要受反应物吸附气体挥发和液相流动的影响,Ti-C含量增加,孔隙率和孔径增大。当Ti-C含量为0~25%时,孔洞分布均匀,形貌以近球形为主,孔径大小在20~70μm之间;多孔材料抗压强度随Ti-C含量增加逐渐增大。当Ti-C含量为30%时,除近球形孔洞外,还出现了一些尺寸大于100μm的形状不规则孔洞和狭长形孔洞,抗压强度下降。