新型Ni_3Al/石墨高温固体自润滑材料的制备及其性能

采用熔炼法,制备出新型Ni3Al/石墨抗高温、耐腐蚀固体自润滑材料。结果表明:Al不仅是强化合金基体的元素,而且是一种使片状石墨转变为球状石墨的球化剂;铝与氧结合成渣降低了氧在石墨表面的吸附。建立了界面能和过冷度对石墨生长形态影响的动力学模型;分析表明,石墨在洁净的液态金属中结晶,由于(1010)棱面与(0001)基面的温度回升速率的差异,促使石墨球状生长。石墨经球化处理后,材料的冲击韧性得到提高;将该材料与GCr15轴承钢及45 退火钢进行干摩擦磨损时,摩擦因数分别为0.36和0.40。

Zr,Cr和B对Ni_3Al合金组织和力学性能的影响

本文研究了含Zr(0—0.6at.-%),Cr(0—7.7at.-%)和B(0—2.22at.-%)的Ni_3Al合金的组织和室温至1050℃拉伸性能。结果表明,Ni_3Al合金的屈服强度随温度升高而增加,表现出反常的温度关系。到达峰值后,随温度升高,屈服强度降低。Zr和Zr+Cr在整个试验温度范围都增加Ni_3Al合金的屈服强度,并改善高温抗张强度和塑性。硼增加Ni_3Al合金的抗张强度和屈服强度,同时改善塑性。但当硼含量超过1.37at.-%时,则降低强度和塑性。当硼含量超过溶解度极限时,Ni_3Al合金中形成岛状和球状的Ni_(20)Al_3B_6和Ni_3Al的共晶组织,对强度和塑性都是有害的。

Ni_3Al对TiC的润湿性及Mo添加的影响

为了研究Ｎｉ＿３Ａｌ／ＴｉＣ之间的润湿性，本工作利用两种Ｎｉ＿３Ａｌ，即熔炼方法制备的块体Ｎｉ＿３Ａｌ、ＳＨＳ方法制备的Ｎｉ＿３Ａｌ粉末，和致密ＴｉＣ基板，通过高温摄影显微镜实验测定了Ｎｉ_３Ａｌ－ＴｉＣ之间的接触角。结果表明：无论哪一种Ｎｉ＿３Ａｌ，它们与ＴｉＣ之间的接触角都在１８°以内，表现出与ＴｉＣ之间的良好的润湿性；当Ｎｉ＿３Ａｌ压粉体中掺入少量Ｍｏ时，接触角降为１１°左右。用ＸＲＤ、ＥＰＭＡ等方法分析和观察了实验样品的组成、结构、断面形貌及其元素分布。探讨了Ｍｏ对改善Ｎｉ_３Ａｌ－ＴｉＣ润湿性的作用机理。

Zr对Ni_3Al晶界及力学性能的影响

对不同Ｚｒ含量Ｎｉ３Ａｌ的力学性能及晶界的研究结果表明：随Ｚｒ含量的增加，合金的屈服强度和抗张强度不断提高；当Ｚｒ≤０．７ａｔ．－％时，塑性随Ｚｒ含量的增加而提高；但Ｚｒ含量达１．２ａｔ．－％时，Ｚｒ的增塑效果下降．Ａｕｇｅｒ能谱分析表明：Ｚｒ在晶界有偏聚，偏聚因子约为３．断口观察显示：不含Ｚｒ或Ｚｒ含量为１．２ａｔ．－％的Ｎｉ－２４．０Ａｌ合金均为沿晶断裂，其余含Ｚｒ合金的断裂方式为穿晶、沿晶混合断裂．这表明：含Ｚｒ的Ｎｉ３Ａｌ塑性和Ｚｒ在晶界的偏聚有密切关系．

Zr对铸造Ni_3Al合金塑性的影响

大量压缩和拉伸实验表明:在无硼Ni_3Al合金中加入适量的Zr可使其具有较好的室温塑性,Zr对Ni_3Al合金的韧化作用并不局限于富Ni的Ni_3Al合金,对Al含量略高于化学计量成分的Ni_3Al也有一定的韧化作用,而且Zr在晶界仅略有偏聚,因此,可以认为Zr对Ni_3Al合金的韧化机理与硼不同。

晶粒尺寸为10—30μm的Ni_3Al基合金的超塑行为

研究了晶粒尺寸为10—30μm的Ni3Al基合金的高温变形行为发现该合金在950—1100℃温区，应变速率约为2．1×10-4s-1时应变速率敏感指数m＞0．3，最大延伸率超过250％，具有超塑变形行为的特征金相及电子显微镜观察表明，变形过程中发生了明显的连续回复与再结晶．

晶粒尺寸对含Zr的Ni_3Al合金氧化行为的影响

研究了Ｎｉ－１１，８２Ａｌ－１．０３Ｚｒ－０．１Ｂ（ｗｔ－％）合金晶粒尺寸为３０和１８０μｍ两种组织结构试样，在９００和１１００℃静态空气中的等温氧化行为．发现，当氧化温度为９００℃时，氧化速率随晶粒尺寸减小而减小，而在１１００℃，二者氧化速率几乎没有区别．利用ＥＰＭＡ，ＸＲＤ分析了氧化产物，证明两种试样的氧化膜相成分与结构，均由ＮｉＯ外层和Ａｌ_２Ｏ_３，ＮｉＡｌ_２Ｏ_４内层组成．但氧化膜／合金界面形貌显著不同．９００℃氧化膜与合金界面呈平滑的波浪型，而１１００℃界面出现树根状突出氧化物伸入到合金表层内部．对上述实验结果作了理论分析，认为前一结果为合金晶界快速短路扩散传质所致、而后一现象与合金晶粒尺寸关系较小，起决定作用的为活性元素Ｚｒ的“反应元素效应（ＲＥＥ）”．

定向凝固Ni_3Al合金高温变形后的显微组织特征

利用金相、扫描电镜和透射电子显微镜研究了定向凝固Ni3Al合金高温变形后的显微组织特征研究结果表明，当变形速率较快时，原始柱状晶晶界无明显变化，晶内无明显亚结构存在；当变形速率较慢，合金呈现超塑变形时，变形初期柱状晶晶界呈现“锯齿状”，后期原始柱状晶界消失，代之以晶粒尺度约为15mm的晶粒带，晶粒带中既有小角度晶界，也有大角度晶界合金在超望变形时发生了连续回复与再结晶的过程.

定向凝固Ni_3Al基高温合金IC6A的真空钎焊

用Co45CrN iWBS i,Co45N iCrWB及N300E三种钴基钎料对定向凝固N i3A l基合金IC6A的真空钎焊进行探索研究,测定钎焊接头在900℃下的持久性能。试验结果表明,三种钴基钎料对IC6A合金钎焊工艺性能良好,均可获得致密完整的钎焊接头。但含元素S i和B的Co45CrN iWBS i钎料钎焊接头的高温持久性能较差,而仅以B作为降熔元素的N300E和Co45N iCrWB钎料钎焊的接头具有较好的持久性能,其中Co45N iCrWB钎料钎焊IC6A合金接头在900℃/160MPa下的持久寿命达100h以上。

Ni_3Al基合金TLP扩散焊接头性能

介绍N i3A l基IC10合金TLP扩散焊后接头性能,以及长时间使用后接头性能的变化,分析认为TLP扩散焊接头在高温使用过程中,原子进一步扩散,接头性能变得和基体相同。

TiB_2颗粒增强Ni_3Al基复合材料的组织和性能

比较了自行制备的TiB2颗粒增强的Ni3Al基复合材料铸态和经热处理后的微观组织和高温压缩机械性能。结果显示，经1100℃×48h热处理后，TiB2颗粒的大小、形貌均有较大改变。TiB2颗粒增强Ni3Al基复合材料具有比基体高的弹性模量、屈服强度，但塑性有所降低。

Ni_3Al-0.2B金属间化合物的熔盐热腐蚀

本文应用电化学方法及物相分析技术研究了Ni_3Al-0.2B金属间化合物在熔融NaCl-(Na,K)_2SO_4中的腐蚀.发现Ni_3Al-0.2B耐熔盐热腐蚀能力极差,硫化-氧化是腐蚀破坏的主要原因.Ni_3Al-0.2B中添加6at.-％Cr,0.5at.-％Zr加速了材料的腐蚀。

喷射沉积Ni_3Al-Mo合金的显微组织

利用电子显微术分析了喷射沉积Ni3Al-Mo合金的显微组织.结果表明：合金具有细小的晶粒组织（10－40μm），局部区域有显微疏松；基体合金的主要组成相为γ'和γ;在γ相内存在Ni2MO，Ni3Mo及一种富Ni新相.该新相具有面心立方结构，晶格常数α－1.09nm。

合金元素对Ni_3Al合金抗汽蚀性能的影响

研究了Ni3Al合金中Al，Cr，Fe以及Mo含量对该合金的抗汽蚀性能的影响，结果表明含6％-9％Al，8％Cr并用Zr，B韧化的Ni3Al基合金具有优良的抗汽蚀性能，Mo和Fe元素的加入使抗汽蚀性能有一定降低。

Ni_3Al含量对热爆合成Ni_3Al／TiC复合材料的影响

研究了Ｔｉ－Ｃ－Ｎｉ－Ａｌ系统的燃烧合成过程（热爆合成过程）．热爆的发生首先取决于升温速度，其次取决于系统的放热量（即Ｎｉ３Ａｌ的含量）．产物的密实度也随Ｎｉ３Ａｌ含量变化，Ｎｉ３Ａｌ的质量分数为４０％时达到最大值．借助ＳＥＭ分析了Ｎｉ３Ａｌ含量对产物显微结构的影响．

Cr_3C_2/Ni_3Al表面耐磨堆焊材料的焊接性

Cr3C2/Ni3Al复合材料是一种极具潜力的高温表面耐磨堆焊材料,焊接性对于该材料的推广应用至关重要。将真空烧结制得的Cr3C2-NiAl-Ni焊条堆焊于碳钢和耐热钢表面,可形成无焊接裂纹的Cr3C2/Ni3Al复合材料堆焊层,表明Cr3C2/Ni3Al复合材料具有良好的焊接性,适于作为铁基材料表面耐磨堆焊材料推广应用。分析认为,Cr3C2/Ni3Al复合材料具有良好焊接性的原因在于:(1)焊接过程中,Cr3C2发生溶解再析出,熔池中的C优先被氧化,保护了Al的氧化。(2)从铁基材料基材中扩散入到焊层中的Fe元素和Cr3C2溶解而固溶于焊层中的Cr元素有效地改善了Ni3Al基体的焊接性。

Li对Ni_3Al力学性能的影响

本文研究了含微量Ｌｉ的Ｎｉ３Ａｌ合金力学性能，结果发现Ｌｉ能提高Ｎｉ３Ａｌ的屈服强度，适量Ｌｉ能改善Ｎｉ３Ａｌ室温塑性，其断口形貌由Ｎｉ３Ａｌ合金的沿晶断裂变为混晶断裂；但Ｌｉ不能改善Ｎｉ３Ａｌ合金的中温脆性，对Ｎｉ３Ａｌ＋Ｂ合金室温塑性影响也不大。ＸＰＳ研究表明，Ｌｉ偏聚于Ｎｉ３Ａｌ合金晶界。本文给出了Ｌｉ提高多晶Ｎｉ３Ａｌ塑性的初步解释。

晶体取向和载荷模式对Ni_3Al合金单晶体疲劳行为的影响

在名义Ⅰ型和Ⅰ／Ⅱ复合型载荷下研究了晶体取向和加载模式对Ni3Al合金单晶体疲劳开裂行为的影响.结果表明：疲劳开裂行为强烈地依赖于晶体取向和加载模式.在单晶体中，疲劳裂纹总是沿着具有最大切应力的滑移面开裂.根据单晶体的实验结果，解释了用三种主要的复合型断裂准则所预测的多晶体在复合型加载下的疲劳开裂行为.

Ni_3Al合金中晶界与位错交互作用的研究

运用嵌入原子法势函数和静态驰豫最陡梯度的计算方法,原子模拟了Ni_3Al合金中晶界与位错的交互作用.主要研究了晶界与位错交互作用的能量特征、晶界结构单元的畸变行为和晶界附近位错的核心结构。

定向凝固Ni_3Al－Mo基合金高温氧化研究

利用热天平连续称重，研究了Ｎｉ３Ａｌ－Ｍｏ基合金（ＩＣ－６）在１２７３，１３７３Ｋ的空气中恒温３００ｈ的氧化行为．用ＥＰＭＡ及ＸＲＤ分析了氧化层的结构和成分，；ＩＣ－６合金的氧化层中包括ＮｉＡｌ２Ｏ４，ＮｉＭｏＯ４，ＭｏＯ２相．氧向内扩散及ＭｏＯ２氧化形成挥发性ＭｏＯ３同时影响着ＩＣ－６合金的氧化进程，氧化反应方程式可表示为：理论方程与实验数据吻合较好．ＭｏＯ３在１２７３、１３７３Ｋ的挥发速率常数分别为３．２７×１０－５和２．５５×１０－４ｍｇ／ｃｍ２·ｓ．