纳米(Ti,Ni,Fe)-Al金属间化合物及其复合材料研究进展

(Ti，Ni，Fe)-Al金属间化合物具有优良的性能，在航空材料和中高温结构材料等领域内具有重要的应用价值。采用机械合金化制备、合成纳米金属间化合物及其复合材料有望克服金属间化合物固有的室温脆性及高温蠕变强度低的缺陷。本文综合评述了国内外在纳米(Ti，Ni，Fe)-Al金属间化合物及其复合材料的机械合金化合成及其烧结固化与力学性能等方面所取得的主要研究成果，并就该研究领域的不足之处及其今后的发展方向提出了一些看法。     

反应扩散连接高铌TiAl合金(英文)

采用Al箔作中间层在1200℃/2 h条件下通过反应扩散连接成功实现了高铌TiAl合金(TAN)的焊接,深入研究了接头的界面微观组织结构和连接机理。结果表明:连接过程中Al箔熔化成液相后与高铌TiAl反应在接头中形成了连续的TiAl3化合物层;在高温扩散作用下,TiAl3化合物逐渐转变为γ-TiAl相;最后经焊后热处理形成了γ+α2层片组织。另外,当直接采用高铌TiAl合金的热处理工艺进行焊接时,亦可以获得具有层片组织的接头。     

NiAl（Co）系机械合金化的研究

用高能球磨机分别对含三种成分的Ｎｉ－Ａｌ５０－ｘ－Ｃｏｘ（ｘ＝５,１０,２０）粉末进行机械合金化。Ｃｏ的加入对合金的机械合金化过程及产物有很大影响。Ｃｏ含量变化使反应机制明显改变。并同时得到不同的反应产物,用ＤＴＡ测定粉末最终产物的热稳定性,Ｎｉ－Ａｌ４５－Ｃｏ５,Ｎｉ－Ａｌ４０－Ｃｏ１０粉末在加热过程中未发生相分解,仍保持β－ＮｉＡｌ（Ｃｏ）结构。而Ｎｉ－Ａｌ３０－Ｃｏ２０球磨所得过饱和固溶体γ     

机械合金化法制备金锡合金

采用高能球磨机械合金化法制备了Au-20%Sn合金,分析了合金物相、组织和硬度随球磨时间的变化规律,探讨了合金塑性与合金组织及制备工艺的关系。结果表明:采用高能球磨机械合金化法可以制备Au-20%Sn合金;随球磨时间的增加,Au-20%Sn的合金化程度增加,组织中的金属间化合物逐渐增多,最终基本上为δ相和ζ′相;合金的硬度随球磨时间的延长逐渐升高,并在球磨60min后获得最高硬度104.2HV,然后开始下降;球磨后的合金粉末在190℃×2h的烧结过程中发生了不同程度的再结晶和晶粒长大,再结晶程度随球磨时间的延长而增加,导致烧结后合金硬度在球磨时间超过60min后反而下降。     

NiAl(Cr)系的机械合金化

利用高能球磨机对不同Ｃｒ含量的Ｎｉ５０－Ａｌ５０－ｘ－Ｃｒｘ（ｘ＝５,１０,１５,２０,２５）粉末进行机械合金化,采用ＸＲＤ,ＳＥＭ,ＴＥＭ和ＤＴＡ等手段系统研究了合金元素Ｃｒ替代Ａｌ后对ＮｉＡｌ机械合金化过程及产物的影响,结果表明,高能球磨显著扩大了Ｃｒ在β－ＮｉＡｌ中的固溶度,Ｃｒ含量的增加使反应机制发生变化,得到逐渐趋于无序的ＮｉＡｌ（Ｃｒ）化合物Ｎｉ５０Ａｌ５０－ｘＣｒｘ（ｘ＝５,１０,１     

NiAl-31Cr-2.9Mo-0.1Hf-0.05Ho定向共晶合金的高温氧化行为(英文)

采用SEM和XRD等分析手段对NiAl-31Cr-2.9Mo-0.1Hf-0.05Ho定向共晶合金的高温氧化行为进行研究。结果表明,在900~1100°C下合金表面生成连续的Al2O3氧化膜,从而使合金具有良好的抗氧化性能;在1150°C下合金表面的Al2O3氧化膜破裂,氧化增重升高。定向凝固工艺细化合金的组织以及微量稀土元素Ho的加入,均有利于在合金表面形成连续的Al2O3氧化膜。在氧化过程中,表面氧化膜存在着θ-Al2O3→α-Al2O3的相变过程,从而导致1000°C和1050°C氧化增重反常现象的出现。     

Al-0.66Mg-0.85Si合金均匀化过程中的组织演变(英文)

采用金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和差示扫描量热法研究Al-0.66Mg-0.85Si合金在均匀化过程中的组织演变。合金铸态组织呈典型的枝晶形貌,存在α(Al)、Al15(FeMn)3Si2、Mg2Si,、Q(Al1.9CuMg4.1Si3.3)和Si相。铸态组织中存在2种不同晶体结构的Mg2Si相,一种是在铸造过程中形成的,另一种是在铸造完成后的空冷过程中形成的。经过545°C、20 h均匀化处理之后,组织中的Q、Mg2Si和Si相已完全溶入基体,残留的第二相主要是Al15(FeMn)3Si2相。Al15(FeMn)3Si2相的尺寸减小、球化并且在晶界上断续分布。在铸态和均匀化热处理状态中,均未发现含Zn相。     

纳米金属间化合物NiAl的机械合金化合成及性能

利用机械合金化和高温热压工艺制备ＮｉＡｌ纳米晶体材料,并研究了材料的微观组织和力学性能。结果表明,ＮｉＡｌ的反应生成归结于机械碰撞诱发的爆炸反应机制,采用高温热压工艺可制备接近完全致密的纳米晶ＮｉＡｌ块体材料。ＮｉＡｌ纳米晶体材料的室温强度和塑性都高于铸态ＮｉＡｌ,纳米晶ＮｉＡｌ的高温强度依赖于应变速率,变形受扩散机制控制。     

均恒磁场对Cu与液态SnZn合金间化合物层结晶行为的影响(英文)

以Cu和SnZn合金的金属间化合物界面结晶为对象,研究均恒强磁场对界面化合物界面行为的影响,并通过扫描电镜、X射线衍射及电子探针分析磁场对界面金属间化合物组织、相结构及成分的影响规律。结果表明:与无磁场下的界面金属间化合物相比,0.1T磁感应强度降低了化合物层的生长,继续增加磁感应强度使得化合物层的生长加快。磁场改变了化合物层的晶体取向,但是对化合物的成分没有明显影响。这是因为磁场下热电磁对流和洛伦兹力对Cu溶解及液固界面前沿Cu溶质有富集的作用。     

热压烧结工艺制备Fe3Al金属间化合物块材的显微结构和力学性能研究

采用机械合金化结合热处理工艺制备Fe3Al金属间化合物粉末,并通过热压烧结工艺制备Fe3Al金属间化合物块材.研究机械合金化和热处理工艺对所制备Fe3Al金属间化合物粉末的物相组成和显微结构的影响.并对Fe3Al金属间化合物块材的物相组成、显微结构和力学性能进行研究.采用机械合金化工艺球磨60h制备Fe-Al金属间化合物粉末;Fe-Al合金粉末经800、1000℃热处理工艺转变成Fe3Al金属间化合物粉末.研究表明,随着球磨时间的增加,Fe-Al金属间化合物粉末的颗粒尺寸逐渐减小.球磨60h得到的Fe-Al金属间化合物粉末的平均粒度为4～5 μm.经800、1000℃热处理得到的Fe3Al金属间化合物粉末的平均粒度为4～5 μm;热压烧结块材为Fe3Al金属间化合物相;热压烧结制备的Fe3Al金属间化合物块材的显微结构均匀致密;热压烧结工艺制备的Fe3Al金属间化合物块材的相对密度较高且具有较高力学性能.     

机械合金化过程中Fe75 Al25二元系统的结构演变

采用X射线衍射仪、差式扫描量热仪等研究机械合金化过程中Fe75Al25元素混合粉的结构演变及热处理对粉体结构的影响。研究表明：球磨过程中，Al向Fe中扩散，直至Al完全溶入Fe中形成非平衡过饱和固溶体Fe(Al)。球磨过程中，Fe75Al25元素混合粉晶粒细化呈现先快后慢的趋势，球磨25h后的晶粒尺寸为6．9nm。Fe75Al25元素混合粉在球磨后的热处理过程中，由无序的Fe(A1)固溶体向有序的DO3-Fe3Al金属间化合物转变。     

贵金属与稀土金属的相互作用:(V)Rh-RE和Ir-RE系

根据现有的相图和中间相的资料,绘制了Rh-RE和Ir-RE系相图的简并示意图,讨论了Rh、Ir与RE间相互固溶度、包括共晶与包晶反应在内的各类反应,评述了主要中间相的结构特征及其分布,预测了某些中间相的存在和结构。     

机械合金化制备Ti-Al-Si金属间化合物

采用钢球为研磨介质,以单质Al,Ti和Si为原料,对Ti30-Al60-Si10,Ti50-Al40-Si10,Ti60-Al20-Si20,Ti70-Al30-Si10等在无保护气氛和非真空条件下进行球磨,获得了非晶态金属间化合物.XRD分析表明,在球磨约30 h就形成了Al3Ti,AlTi3,AlTi2等金属间化合物;球磨至78 h时,得到了无单质存在的Ti-Al基或Ti-Si基金属间化合物的非晶体.     

机械合金化制备Ti-Al-Si金属间化合物

采用钢球为研磨介质,以单质Al,Ti和Si为原料,对Ti30-Al60-Si10,Ti50-Al40-Si10,Ti60-Al20-Si20,Ti70-Al30-Si10等在无保护气氛和非真空条件下进行球磨,获得了非晶态金属间化合物.XRD分析表明,在球磨约30 h就形成了Al3Ti,AlTi3,AlTi2等金属间化合物;球磨至78 h时,得到了无单质存在的Ti-Al基或Ti-Si基金属间化合物的非晶体.     

温度对DO3型Fe—28Al合金力学性能的影响

研究了ＤＯ３型Ｆｅ－２８Ａｌ有序合金在２５￣６００℃温度范围内加热时温度对合金拉伸特性和断裂行为的影响，加热有利于合金强度和塑性的改善，合金的断裂行为也随温度的提高由穿晶解理型向韧窝型转变；不同温度下力学性能的变化趋势取决于合金的有序程度。     

贵金属与稀土金属的相互作用:(Ⅳ)Pt-RE系

根据现有的相图与中间相资料，绘制了Ｐｔ－ＲＥ系相图简并示意图，讨论了Ｐｔ与ＲＥ间相互固溶度、共晶反应与包晶反应，评述了主要中间相的结构特征及相稳定性。     

贵金属与稀土金属的相互作用:(Ⅱ)Ag-RE系

评述了Ａｇ与ＲＥ金属相互作用与合金化行为。随着镧系元素原子序数增大ＲＥ在Ａｇ中固溶度增大ＲＥ与Ａｇ原子半径差是影响ＲＥ在Ａｇ中固溶度的主要因素;当△ｒ／ＲＡｇ〉２６％时,Ｃｍａｘ很小或为舍弃,;当△ｒ／ｒＡｇ〈２６％时,Ｃｍａｘ＝Ａ－Ｂ（ｌｏｇ△ｒ／ｒＡｇ－１）。在Ａｇ－ＲＥ系中出现（ＲＥ：Ａｇ）１：５、２：９、１：４、１４：５１、２：７、１：３、１：２、１：１、３：２和５：＠十种计量化合物和１９     

贵金属与稀土金属的相互作用:(Ⅲ)Pd-RE系

评述Ｐｄ与ＲＥ金属的相互作用与合金化行为,包括固溶度、共晶反应、包晶反应及各蹭相的形成和稳定性。ＲＥ金属在Ｐｄ中有反常高的固溶度,并与一个综合参数Ｎｆ／ΔＸ（ｒＲ－ｒＰｄ）成正比;在Ｐｄ－ＲＥ系中出现１２种化学计量化合物和１９种晶体结构,６个共晶系１４种共晶反应式和９种包晶反应式。绘制了富Ｐｄ端简约共晶温度图和主要中间相的简约转变温度图,在简约转变温度对Ｒ原子半径的图上观察到强的相似性和Ｃｅ、Ｅｕ