脉冲放电等离子烧结NiAl金属间化合物的组织与性能

通过脉冲放电等离子烧结技术对经机械合金化法合成的NiAl金属间化合物粉末进行了烧结,研究了NiAl金属间化合物的微观组织和力学性能。结果表明,在较低温度下可制备接近完全致密的NiAl金属间化合物块体材料。     

稀土改性热喷涂NiAl金属间化合物涂层

总结了解决NiAl金属间化合物室温脆性的途径,并介绍作看提出的"稀土协同强韧化NiAI金属间化合物及涂层材料"研究结果.在热喷涂喂料中加入稀土或同时加入稀土与其它合金元素,通过抑制NiAl金属间化合物的室温脆性,可以制备出有一定厚度、完好连续、均匀致密的NiAl金属间化合物涂层,可以使NiAl金属间化合物涂层的硬度、耐磨性、热振抗力和防渗碳能力大幅度提高.此类新型的NiAl金属间化合物涂层在飞机、化工、石油、天然气、钢铁制造工业等领域有很好的应用前景.     

合金元素和凝固技术对NiAl金属间化合物的影响

本文介绍了金属间化合物NiAl的合金化与凝固技术的研究现状.介绍了合金化对NiAl的塑性、韧性和强度的影响,以及定向凝固、普通铸造和单晶制备技术对NiAl强度的影响,其中由定向凝固技术制备的NiAl与难熔金属相组成的共晶合金具有良好的高温强度和室温韧性.     

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。     

富镍NiAl金属间化合物磁性诱导固溶软化效应

采用基于密度函数理论的全势线性缀加平面波(FPLAPW)和超晶胞方法,研究了加入Fe元素对富镍NiAl金属间化合物晶格常数、磁性和剪切模量以及电子结构的作用规律.结果表明,随着Fe元素的增加,Ni62.5-xAl37.5Fex(x=0,6.25,12.5)金属间化合物的磁矩显著增大;Fe原子的磁性使Ni62.5-xAl37.5Fex化合物的晶格膨胀,并明显降低了化合物的切变模量.还就Ni62.5-xAl37.5Fex化合物电子结构的计算结果进行了讨论.     

基于冷喷涂制备ZrC掺杂NiAl热障涂层粘结层

目的开发NiAl金属间化合物热障涂层粘结层。方法通过机械合金化技术制备了Ni/Al、Ni/Al+0.5%ZrC与Ni/Al+0.07%三种复合结构粉末。采用冷喷涂在镍基高温合金(IN738)基体上制备Ni/Al、Ni/Al+0.5%ZrC与Ni/Al+0.07%三种复合涂层,然后在保护气氛Ar气中进行热扩散制备这三种金属间化合物涂层。结果低温球磨8 h后可以获得具有亚微米层状结构的Ni/Al+ZrC复合结构粉末。喷涂态Ni/Al合金复合涂层保留了粉末的结构,经1080℃保温10 h后,形成了致密的NiAl金属间化合物涂层。结论掺杂ZrC(0.07%和0.5%)的Ni/Al粉末在球磨后比未掺杂ZrC的粉末更均匀。掺杂ZrC的粉末形成了部分NiAl金属间化合物,而没有掺杂ZrC的粉末则无NiAl金属间化合物形成。冷喷涂可以制备几乎无氧化Ni/Al粉末粘结层。热处理后原喷涂态涂层中的亚微米的层状结构已基本消失,变成了较为均匀的组织。     

Fe对NiAl金属间化合物光束堆焊层成形及组织结构的影响

采用X射线衍射、SEM、EDS等分析方法，研究了铁元素对光束堆焊合成NiAl金属间化合物层的成形和组织结构的影响规律。结果表明，光束堆焊镍铝混合粉制备NiAl金属间化合物层时，NiAl的高熔点导致堆焊层成形困难。在镍铝混合粉中加入适量铁粉（11at％～28at％）可以降低堆焊合金体系的熔点、改善堆焊层成形。随着铁粉加入量的增加，堆焊层的稀释率呈现先增加后降低的趋势，过多的铁粉加入量（43at％）将使熔池金属不能润湿母材。铁元素的引入使堆焊层中析出了Fe3Al相，随着堆焊层中含Fe量的增加，Fe3Al的析出量增加，堆焊层的微观组织为NiAl柱状晶和柱状晶间的Fe3Al条状相。     

机械合金化制备NiAl涂层的研究

采用机械合金化技术,低温下在碳钢表面制备了NiAl涂层。利用XRD、SEM、EDS、显微硬度和电化学腐蚀实验等测试技术分析了不同球磨时间下涂层的组织结构和性能。结果表明,随着球磨时间的增加,涂层厚度增加,涂层组织更加均匀、致密。球磨时间为2h时,涂层厚度达到约120μm,形成了NiAl金属间化合物,涂层的硬度HV0.1显著提高,达到4730MPa,是基体的2倍多。电化学实验结果表明,涂层有效的增强了基体的耐腐蚀性能。     

NiTi金属间化合物涂层制备研究进展

近年来,国内外对NiTi金属间化合物涂层做了不少的研究。本文对NiTi金属间化合物涂层的制备方法做了介绍,探讨了NiTi金属间化合物涂层的制备工艺中存在的一些问题和解决途径及今后的发展方向。     

添加Ti对C/C复合材料渗NiAl金属间化合物的影响

通过铺展实验研究添加Ti对NiAl金属间化合物与C/C复合材料润湿性的影响,发现添加Ti元素可改善熔融NiAl与C/C复合材料基体的润湿性。以低密度C/C复合材料为坯体,采用真空熔渗法制备C/C-NiAl复合材料,利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对材料进行分析。结果表明:添加的Ti粉含量(质量分数)为15%时,C/C复合材料熔渗NiAl金属间化合物的效果最佳,且TiC颗粒与NiAl熔体在C/C复合材料内部呈网状分布;渗NiAl后材料的密度从1.35 g/cm3提高到2.47 g/cm3,开孔率从27%下降到15.1%,沿平行纤维排布面方向的洛氏硬度较未渗NiAl的C/C复合材料提高约30.7%。添加Ti能改善C/C复合材料渗NiAl性能的主要原因是Ti与C反应形成的TiC改善了NiAl在C/C复合材料中的化学吸附和物理吸附特性。     

高铬铸钢激光熔覆NiAl涂层高温冲蚀性能

在高铬铸钢表面采用激光熔覆技术制备NiAl金属间化合物涂层,以提高电站锅炉高铬铸钢燃烧器喷嘴耐高温冲蚀性能．采用电子探针及高温冲蚀设备研究其组织及高温冲蚀性能．结果表明,高铬铸钢激光熔覆NiAI涂层成形良好,与基体呈冶金结合,涂层由NiAl金属间化合物和y。（FeNi）固溶体组成．熔覆层硬度达到450HV0．2以上,且过渡较为平缓．激光熔覆NiAl涂层的耐高温冲蚀磨损性能较高铬铸钢基体明显提高,冲蚀磨损机制为脆性剥落．     

NiAl金属间化合物高温氧化的研究进展

由于NiAl金属间化合物的一些优异性能，长期以来作 为高温结构的候选材料而得到广泛关注，其高温氧化行为也被广泛研究.本文综述了NiAl高 温氧化的研究进展.     

Synthesis of nanocrystalline NiAl by mechanical alloying

The nanocrystalline NiAl intermetallic compound was synthesized by mechanical alloying of the elemental powders. The structural changes of powder particles during mechanical alloying were studied by X-ray diffractometery, scanning electron microscopy and microhardness measurements. The mechanical alloying resulted in the gradual formation of nanocrystalline NiAl with a grain size of 20 nm. It was found that NiAl phase develops by continuous diffusive reaction at Ni/Al layers interfaces. The NiAl compound exhibited high microhardness value of about 1035 Hv.     

Effect of Cu additions over the lattice parameter and hardness of the NiAl intermetallic compound

A set of NiAl intermetallic alloys was prepared with several Cu additions, exploring the Ni-rich and the Al-rich side of the NiAl intermetallic compound. An abrupt increment in hardness was obtained in the Al-rich alloys, while the opposite occurs in the Ni-rich alloys. This may be due to the presence of β-phase (Ni,Cu) Al and γ′-phase (Ni,Cu)₃Al, in addition to the variation of the β-phase lattice parameter.     

B2-RuAl点缺陷结构的第一原理计算

采用第一原理赝势平面波方法,计算了B2-RuAl金属间化合物的基本物性及其点缺陷结构的几何、能态与电子结构,通过对不同点缺陷结构形成热与形成能的计算与比较,分析和预测了RuAl金属间化合物中点缺陷结构的种类与存在形式.结果表明：RuAl金属间化合物的点缺陷主要是Ru空位和Al反位,在富Ru合金中主要为Ru反位,在富Al合金中则主要是Al反位.这些点缺陷主要以Ru-Ru双空位和Al-Al双反位的组态结构形式出现,并且双空位以Ru-Ru为第一近邻时其点缺陷结构最稳定,而双反位则是以Al-Al为第三近邻时稳定性最高.进一步通过对NiAl和RuAl不同点缺陷结构Cauchy压力的比较,发现点缺陷对RuAl塑性的降低程度比NiAl低,因而含有点缺陷的实际合金的室温塑性RuAl比NiAl好.     

Phase and Microstructure Properties of Laser Cladding NiAl Intermetallic Compound Coating at Elevated Temperature

The phase and microstructure properties of laser cladding single phase NiAl coating at elevated temperature of 800 °C were investigated by means of XRD,SEM,and HRTEM.It was found that Ni3Al phase with a fine equiaxial microstructure precipitated along NiAl grain boundaries via the solid-state diffusion of Ni atoms during heating process.NiAl and Ni3Al phases have a common<110>zone axis.The phase and microstructure evolutions of NiAl during heating process can acquire well understand the diffusion behavior of laser cladding NiAl intermetallic compound coating and provide better guidance on its production and practical use.     

过饱和固溶NiAl合金的机械合金化合成机理研究

采用机械合金化方法,以Ni、Al元素粉末为原料,对四种成分的NixAl100-x(x=25,30,40,50)进行不同球磨时间和球磨转速的机械合金化合成;并对Ni30Al70的合成产物进行热处理.研究了过饱和固溶NiAl的机械合金化合成机理.研究表明:NixAl100-x四种成分的元素粉末通过机械合金化方法均制备出纳米晶NiAl金属间化合物粉末;非化学计量配比成分的Ni-Al粉末通过机械合金化合成NiAl过饱和同溶合金,其机械合金化合成机理为含有以原子扩散为基础的强制同溶的燃烧合成反应.     

Ni-Al金属间化合物合成机理的研究

采用粉末冶金法以铝粉和镍粉为原料合成NiAl和Ni3Al金属间化合物粉体,对Ni-Al金属间化合物及相关反应进行了热力学计算,并对不同的反应阶段进行了动力学分析,总结出Ni-Al金属固相反应过程的机理。实验结果表明,Ni-Al金属固相反应生成物形成的顺序为NiAl3→Ni2Al3→NiAl→Ni3Al。Ni粉和Al粉原子配比为1︰1的物料,在750℃左右反应可以获得结晶完整纯度较高的NiAl粉体,反应温度超过铝熔点温度时,升高温度对反应产物的成分影响不大;Ni粉和Al粉原子配比为3︰1的物料,在1 200℃左右反应可以获得结晶完整纯度较高的Ni3Al粉体,提高反应温度有利于提高Ni3Al的转化率。     

堆焊工艺制备金属间化合物复合材料的组织和性能

以WC，NiAl，NiB和Ni粉末等混合球磨、烧结制备复合材料焊条，在球磨过程中，WC颗粒被破碎，NiAl，NiB和Ni反应生成金属间化合物Ni3A1。用氩弧焊将这种复合材料焊条堆焊在1Cr25Ni20Si2不锈钢的表面，形成5mm厚的金属间化合物耐磨复合材料。堆焊过程中，部分WC溶解，析出新碳化物W2C，Ni3Al转变成新金属间化合物Ni3(A1Ti)C。这种复合材料的耐磨性可达45钢的3倍以上。     

Formation of NiAl Intermetallic Compound by Cold Spraying of Ball-Milled Ni/Al Alloy Powder Through Postannealing Treatment

Ni/Al alloy powders were synthesized by ball milling of nickel-aluminum powder mixture with a Ni/Al atomic ratio of 1:1. Ni/Al alloy coating was deposited by cold spraying using N₂ as accelerating gas. NiAl intermetallic compound was evolved in situ through postspray annealing treatment of cold-sprayed Ni/Al alloy coating. The effect of annealing temperature on the phase transformation behavior from Ni/Al mechanical alloy to intermetallics was investigated. The microstructure of the mechanically alloying Ni/Al powder and NiAl coatings was characterized by scanning electron microscopy and x-ray diffraction analysis. The results show that a dense Ni/Al alloy coating can be successfully deposited by cold spraying using the mechanically alloyed powder as feedstocks. The as-sprayed alloy coating exhibited a laminated microstructure retained from the mechanically alloying powder. The annealing of the subsequent Ni/Al alloy coating at a temperature higher than 850 °C leads to complete transformation from Ni/Al alloy to NiAl intermetallic compound.