Ni-Al辅助微波自蔓延烧结制备Ti_(3)SiC_(2)基金刚石复合材料工艺研究

为降低金刚石磨削工具的制造成本和能耗,探寻一种在低能耗下实现高性能陶瓷结合剂金刚石磨具的制备工艺,同时研究助燃剂Si和金刚石粒度等因素对样品物相组成、显微形貌和磨削性能的影响。采用Ti、Si、石墨粉和金刚石磨料作为原料,经冷压成型至生胚,通过Ni-Al辅助在微波场加热诱发Ti-Si-C体系发生自蔓延高温合成(SHS)反应以制备Ti_(3)SiC_(2)基金刚石复合材料。结果表明,高热值Ni-Al合金辅助可以缩短样品的烧结时间,还可以将诱发SHS反应的温度点控制在金刚石石墨化温度以下。在Ar保护气氛下,Ti-Si-C体系发生SHS反应,可生成Ti_(3)SiC_(2)、TiC和Ti5Si3等3种物相。随Si含量升高,Ti_(3)SiC_(2)相先增多后减少,当n(Ti):n(Si):n(C)=3∶1.1∶2时,复合材料的磨削性能最佳,磨耗比最高可达286.53。分析不同原料配比下的试样磨耗比差异的产生机制,认为基体组织中存在微小且分布均匀的气孔结构,在磨削时可产生大区域的平整磨削面,易于发挥金刚石磨料的磨削效果,有利于提升复合材料样品的磨削性能。

Ni-Al合金药型罩的制备及其射孔性能研究

为了提升油气井用射孔弹的射孔性能和清洁效果,在常规药型罩配方中加入铝镍活性材料,试验研究了不同质量比的Ni-Al合金粉以及不同Ni-Al合金粉含量的药型罩的放热特性,对Ni-Al合金药型罩配方进行了优化设计;并通过地面模拟穿钢靶试验和地面模拟地层岩石应力试验,对Ni-Al合金药型罩和常规药型罩的射孔孔径、穿深和自清洁效果进行了对比。结果表明:当w_(Ni)∶w_(Al)=2∶1时,Ni-Al金属粉的放热量最大,达到255.5 J·g^(-1);当Ni-Al金属粉和其它金属粉材的配比为6∶4时,Ni-Al合金药型罩的放热量最大,达到9806 J·g^(-1);相较于常规射孔弹,自清洁射孔弹的射孔孔径和穿深分别提升了23.8%和9.4%,并且达到了清洁孔道的效果。

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。

AZ91D镁合金等离子喷涂Ni-Al/陶瓷涂层的组织和性能

以Ni-Al为粘结层,在AZ91D镁合金基体上等离子喷涂Ni-Al/Al2O3、Ni-Al/Al2O3-13%TiO2(Ni-Al/AT13)、Ni-Al/Al2O3-20%TiO2(Ni-Al/AT20)复合涂层及Ni-Al/Al2O3/Al2O3-13%TiO2/Al2O3-20%TiO2(Ni-Al/Al2O3/AT13/AT20)梯度涂层,利用SEM、EDS和XRD分析涂层的微观组织特征,通过硬度、拉伸和热震实验研究涂层硬度、结合强度和抗热震性能,并与直接喷涂Al2O3、AT20的涂层进行比较。结果表明:Ni-Al粘结层因"自粘结"效应与基体形成较为致密并具有冶金结合的界面,且与Al2O3、AT13和AT20陶瓷层互有渗透、交叉和啮合,涂层致密性及结合力大为提高,表现出优良的抗热震性能。Al2O3涂层主要由亚稳态γ-Al2O3组成,AT20涂层以Al2O3和Al2TiO5为主。镁合金表面喷涂Al2O3陶瓷层后硬度大幅提高,由于加入TiO2,AT13和AT20涂层的硬度略低于Al2O3涂层的。Ni-Al/Al2O3-TiO2复合陶瓷的涂层结合强度高于Ni-Al/Al2O3单一陶瓷涂层的,而Ni-Al/Al2O3/AT13/AT20梯度涂层的结合强度比Ni-Al/AT20涂层的更高。

反应合成Ni-Al金属间化合物的组织及形成机理(英文)

以Ni粉和Al粉为原料,通过热爆反应合成制备Ni-Al系金属间化合物,研究了反应物摩尔比对生成物物相、组织结构和显微硬度的影响。结果表明:当Ni、Al摩尔比为1:1时,反应生成物为单一的NiAl相;当Ni、Al摩尔比为2:1时,生成物相组成为NiAl+Ni3Al相,因为非平衡冷却,NiAl含量多,呈不规则块状形态分布,Ni3Al相析出量少,主要沿初生NiAl晶界分布,当进一步提高Ni含量,且Ni、Al摩尔比为3:1时,生成物组织形态复杂,除枝晶状的β-NiAl、粗大块状和网状的γ-Ni3Al外,还有板条状和针片状的M-NiAl和不规则的块状或者尖条状的γ′-Ni3Al,这主要是由非平衡冷却和β-NiAl内的成分差异而引起的。

自蔓延高温合成法制备Ni-Al基金刚石复相材料

利用自蔓延高温合成法,以Ni粉、Al粉和金刚石为原料,制备Ni-Al基金刚石复相材料。利用XRD、SEM、DSC表征手段,分析研究自蔓延反应产物的物相、组织结构以及微观反应过程。研究表明:试样在600℃、700℃、800℃能够被引燃发生自蔓延反应;当Ni、Al摩尔比为1∶1时,NiAl为其SHS反应产物;当Ni、Al摩尔比为3∶1时,其SHS反应产物为Ni3Al、NiAl。适量的金刚石对两种配比的Ni-Al体系反应放热存在一定减缓作用,但不影响最终产物。不同配比的Ni-Al体系生成的主晶相—NiAl基体、Ni3Al基体能够与金刚石紧密结合。

Ni-Al基自润滑复合材料的制备及其摩擦学性能

本文采用粉末冶金的方法制备了Ni-Al基自润滑复合材料并研究了烧结温度对复合材料的机械及摩擦性能的影响,同时讨论了复合材料在不同试验条件下的摩擦磨损性能。结果表明,烧结温度越高,复合材料的致密性和显微硬度越高,摩擦性能也越稳定。在摩擦磨损试验过程中,试验载荷和频率对复合材料的摩擦性能也有一定影响,在其它参数不变的情况下,载荷越大,自润滑材料的摩擦系数越小;频率越大,材料的摩擦系数越大。加入5wt.%鳞片状石墨后,Ni-Al复合材料的硬度明显降低,摩擦系数在室温和600℃有不同程度的降低。

成分配比对自蔓延高温合成Ni-Al化合物的影响

本文以镍粉和铝粉为主要原料,采用自蔓延高温合成技术,制备Ni-Al基金属间化合物。研究了成分配比对热爆反应的影响,绘制了热爆反应曲线,分析了热爆反应机理及产物的显微组织特征。研究结果表明:成分配比和压坯密度对热爆反应均有不同程度的影响。增加Al含量、加大压坯密度都会缩短热爆起始时间、降低热爆起始温度,反应起始温度低于Ni-Al系的最低共晶温度(640℃),本文初步确定了Ni-Al系的热爆反应是由固-固扩散反应引发的,Ni-32Al的反应产物为均一的NiAl相。

Ni-Al合金中Ni_3Al相沉淀过程的微观相场模拟

基于微观相场动力学模型和微观弹性能理论,对Ni-Al合金中沉淀相Ni_3Al(γ′)形貌演化、早期沉淀机制和后期粗化过程进行了原子层面的计算机模拟．结果表明:沉淀过程中γ′相形貌由早期随机分布的圆形或不规则状逐渐向方形转变,其排列的取向性也越来越明显,最后形成周边圆滑的长方块状颗粒,沿[10]和[01]弹性“软”方向规则排列．弹性应变能作用下的粗化过程遵循优先选择的原则,位于弹性“软”方向上的颗粒不断长大和粗化,位于弹性“软”方向外的颗粒逐渐消失,沉淀后期在基体中形成高度择优取向的微观组织．低浓度Ni-Al合金中γ′相的早期沉淀机制为非经典形核长大机制,其演化序列为:过饱和固溶体→非化学计量比有序相→化学计量比平衡γ′相→长大．

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。

Ni-Al粉末直流TIG电弧堆焊层的稀释率及其控制

为了控制直流TIG电弧粉末堆焊层的稀释率,获得Ni、Al含量较高的涂层,本文研究了堆焊规范对堆焊层的形状、稀释率和化学成分的影响规律,并从降低母材温度的角度出发,考察了辅助冷源对堆焊层稀释率的影响。结果表明,随着堆焊规范的减弱,堆焊层的熔宽和熔深减小、堆高增加,堆焊层的稀释率由70%降低到32%,有利于获得低稀释率的堆焊层。在本文试验条件下采用辅助冷源对母材进行冷却,使堆焊层的堆高增大、熔深减小、稀释率降低到21%。

非晶Ni-Al阻挡层对快速退火制备的硅基Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3薄膜结构及物性影响的研究

应用非晶Ni-Al薄膜作为扩散阻挡层,采用磁控溅射法和溶胶-凝胶法在Pt/TiO2/SiO2/Si（001）衬底上制备了Pt/Ni-Al/Ba0.6Sr0.4TiO3/Ni-Al/Pt电容器结构,研究了在650~800℃温度范围内快速退火（RTA）工艺对电容器结构和物理性能的影响。结果表明：在外加电场为-100 kV/cm时,700℃和750℃退火样品的介电常数达到最大,分别为150和170。非晶Ni-Al薄膜的应用可以有效地降低BST薄膜的漏电流密度。650℃退火样品在整个测试电场范围内满足欧姆导电机制;700℃、750℃和800℃退火样品分别在电压低于-3.67 V、-2.65 V和-2.14 V时满足欧姆导电机制,在电压高于-3.67 V、-2.65 V和-2.14 V时满足普尔-弗兰克导电机制。

氨基磺酸盐复合镀Ni-Al_2O_3

为了探讨镍基亚微米Al2O3复合共沉积过程中镀液中Al2O3分散量和电流密度对镀层中Al2O3复合量的影响,以及加入Al2O3颗粒和阳离子表面活性剂对阴极极化的影响,研究了氨基磺酸镍溶液中添加亚微米级Al2O3颗粒形成Ni-Al2O3复合镀层的共沉积过程,并分析了各参量之间的相互关系.结果表明:镍基亚微米Al2O3的共沉积符合两步吸附机理,且强吸附步骤为控制步骤;提高电沉积的阴极极化对亚微米在镀层中的复合有促进作用.

纳米Ni-Al_2O_3复合层的超声电沉积制备

采用超声 电沉积方法在常用金属表面制备纳米Ni Al2O3复合层。在试验的基础上,研究了超声波机械扰动效应对电解液传质过程的作用,超声波空化效应对纳米粒子团聚的抑制作用,脉冲电参数对控制晶粒成核及生长的作用。获得了由镍晶(20～60nm)和纳米Al2O3粒子构成的纳米级复合层。

Ni-Al金属间化合物多孔材料的制备

以Ni、Al元素混合粉末为原料,用冷压成形和两阶段固态偏扩散反应烧结法制备Ni-Al金属间化合物多孔材料,系统地研究合金成分、Al粉粒度和烧结温度对孔结构的影响。研究结果表明:随着铝含量增加开孔隙率先缓慢增大而后迅速增大,最大孔径和透气度也随铝含量的增加而增大,开孔隙度则随温度升高增大到一定值后呈减小趋势;随着Al粉粒度增大,最大孔径和透气度都增加,透气度的增加趋势更为显著。

化学成分对Ni-Al基合金相变内耗的影响

在低频力学谱仪上用强迫振动方法研究了化学成分对淬火的Ni-Al基合金相变内耗的影响。结果显示:化学成分对淬火的Ni-Al基合金相变内耗峰有明显的影响,随着Fe含量的增加,相变内耗峰的温度降低,峰高增加,而峰宽变窄,峰温的降低是由于Fe增加了γ相的稳定性所致,内耗峰这些参数的变化也与当量Al eq有关。

溶液燃烧法制备Ni-Al_2O_3催化剂用于CO_2-CH_4重整研究

采用溶液燃烧法制备了Ni含量为2wt%、4wt%、6wt%、8wt%和10wt%系列催化剂,并对反应前后催化剂进行N_2吸附–脱附、XRD、H_2-TPR、TPH、Raman、TEM和TG-DTG等表征。与等体积浸渍法（以溶液燃烧法制备的Al_2O_3为载体）制备的催化剂相比,溶液燃烧法制备的催化剂具有较大的比表面积,孔径分布可分为2~4.5 nm和4.5~10 nm两段,属典型的多级孔结构;NiO高度分散在载体上,与载体具有较强的相互作用,这种相互作用有利于提高催化剂的稳定性。催化剂210 h稳定性试验表明,溶液燃烧法制备的Ni含量为8wt%试样的CH_4转化率维持在90%左右,失活速率仅为0.035%/h,优于浸渍法制备的相同Ni含量催化剂。

基于BP神经网络的Ni-Al_2O_3镀层粒子复合量预测研究

采用超声波辅助电沉积法在A3钢表面制备了Ni-Al_2O_3镀层,通过BP神经网络对不同工艺参数下制备镀层的Al_2O_3粒子复合量进行预测,最后利用透射电镜(TEM)观察镀层结构组织。结果表明,该BP神经网络结构为3×8×1时,其预测值与真实值的拟合度R=0.9991,相对误差的最大值与最小值分别为1.71%与0.74%。TEM分析表明,当Al_2O_3粒子浓度9g/L,电流密度3A/dm2,温度40℃时,Ni-Al_2O_3镀层组织较为紧密,其平均粒径约为20nm。

激光反应合成Ni-Al金属间化合物涂层

以镍包铝、镍基自熔性合金以及铝的混合粉为原料,利用激光工艺与镍、铝之间的反应合成相结合,制备了Ni-Al金属间化合物涂层。实验结果表明,涂层显微组织主要由NiAl和Ni3Al两相构成,其中NiAl相呈树枝晶形貌,Ni3Al相有两种形态,一种沿NiAl树枝晶间呈连续网状分布,另一种在NiAl相上析出,呈细小不规则角状。与直接熔覆镍包铝相比,镍包铝中添加镍基合金与铝后,多道熔覆功率由2.4 kW下降为2.1 kW,涂层质量改善,同时降低了基底中铁元素的熔入;涂层硬度由410~440 HV提高到490~540 HV。

制备方法对Ni-Al2O3催化剂在CO2-CH4重整反应中催化性能的影响

为提高镍基催化剂的干法重整活性,采用溶液燃烧法、等体积浸渍法、胶体磨循环浸渍法和水热-沉积法制备了SCM、IM P、T310和HTP四种催化剂,在800℃考察了其在CO2-CH4重整反应中的催化性能,并结合ICP-AES、N2吸附-脱附、XRD、H2-TPR和TEM等表征手段对催化剂进行分析。结果表明,水热-沉积法和胶体磨循环浸渍法制备的催化剂比表面积较大,分别为190.83和182.21 m2/g,可为反应提供较多的接触面积,进而提高催化剂的初始活性(HTP试样CH4和CO2初始转化率相对较高,分别达85.15%和90.84%);而溶液燃烧法和等体积浸渍法制备的催化剂具有较多的Ni Al2O4尖晶石,其还原峰面积占总还原峰面积90%以上,还原后可获得更多晶粒粒径更小的稳定活性组分Ni(SCM和IMP试样稳定性更好,反应50 h后活性超过HTP和T310试样,100 h后CH4转化率方降至50%以下)。因此,决定催化剂稳定活性的更重要的因素应该是活性组分Ni晶粒粒径的大小及其抗烧结能力的强弱。