功能梯度材料的制备与应用

阐述了功能梯度材料的概念,介绍了功能梯度材料的各种制备工艺技术,最后探讨了FGM在航空航天、机械、能源、光电、生物、电磁和核工程等领域的广泛应用.     

梯度层数目对激光加热合成Al2O3—Ti系梯度功能材料中的组织性能影响

研究了梯度层数目对激光加热合成Ａｌ２Ｏ３／Ｔｉ梯度功能材料的组织性能影响，结果表明，梯度层数越少，则其显微组织越差梯度层数越多，则其显微组织越均匀，但成型困难越大，最适宜的导为１０。     

反应热压法制备Al2O3/NiCrAl复合材料及功能梯度材料

采用NiO、Al和Cr粉末反应热压制备了Al2O3/NiCrAl复合材料,NiCrAl合金由NiO还原出来的Ni与添加的Cr和Al反应形成.制备了不同Al2O3含量的Al2O3/NiCrAl复合材料,并以Al2O3体积分数分别为25%、52.2%和75%的Al2O3/NiCrAl复合材料为过渡层制备了Y稳定氧化锆(YSZ)到NiCrAl合金的功能梯度材料.X射线衍射分析、金相观察、硬度测量和热循环冲击实验结果表明:用该方法制备的复合材料由Al2O3陶瓷相和(Ni,Cr,Al)固溶体组成,而Al2O3颗粒由NiO与Al原位反应形成,尺寸细小,呈弥散分布.该功能梯度材料经从室温到1 000℃空气中10次热循环后未发现有裂纹,表明该方法制备的材料陶瓷相与合金相有良好的相容性、较高的结合强度、良好的耐高温抗氧化及热循环冲击性能.     

超高压梯度烧结法制备W／Cu功能梯度材料

提出了一种制备具有递变电阻及高熔点差功能梯度材料的新方法－超高压梯度烧结法,并成功制备出了相对密度达到96％的W／Cu梯度功能材料。推导了通电烧结过程中梯度材料内部的温度分布,表明温度场与电流密度及材料的厚度大致成平方的梯度分布模式;考察了不同的烧结助剂对W／Cu梯度材料致密化的影响,发现Ni比V和Zr有更好的致密化效果;观察了W／Cu梯度材料显微结构并对梯度烧结的过程机理进行了初步探讨。     

正在兴起的功能梯度材料

在高新技术产业日益发展的情况下,一种新奇的功能梯度材料也随之应运而生,并为人类社会的发展做出了积极贡献。     

离心成型法制备Al2O3/Ni功能梯度材料及性能表征

用离心成型法制备了Al2O3/Ni功能梯度材料,并研究了料浆调制工艺、制备参数和梯度材料的力学性能.结果表明,良好的料浆的最佳流动性配比为粘结剂(聚乙二醇)含量为2 mass%、固相含量为63 vol.%、球磨时间为36 h.经离心成型-真空烧结(1400℃,2 h)可获得致密、组元宏观连续过渡的Al2O3/Ni梯度材料.该复合材料孔隙率低,力学性能好,抗弯强度可达321 MPa.     

梯度功能材料的制备及其应用研究的新进展

综述了梯度功能材料9FGM）的新近研究和应用进展，重点介绍了其制备方法及其在工程领域的典型应用。     

W-Cu梯度功能材料的热物理性能

对采用不同粒度配比和热压制备的W-Cu梯度功能材料的热物理性能进行研究.结果表明:梯度材料的整体热导率较高,达到226.4 W/(m·K),高于过渡层W/Cu33的热导率,低丁散热层W/Cu50的热导率;封接层具有低的线性热膨胀系数,аRT-100℃=6,82×10-6/℃,满足与BeO基板材料封接匹配的要求;低温热压条件下制备的W-Cu梯度功能材料各梯度层的热膨胀系数具有良好的可控性和可设计性能,其实测值与理论值十分接近,其误差值低于6%;耐热冲击温度达到800℃以上,热疲劳性能可达500℃水淬50次以上.     

Ni3Al金属间化合物自蔓延高温合成中的显微组织演变

为了研究用Ni粉和Al粉自蔓延高温合成(SHS)Ni3Al过程中的显微组织演变,用燃烧波淬熄法使蔓延的燃烧波自行熄灭,用扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)观察和分析了淬熄试样中的显微组织,测试了燃烧温度,并用X射线衍射(XRD)分析了合成产物的相组成.结果表明,合成反应开始于Al的熔化,从而使Ni粉粒开始部分溶解,Ni与Al原子间的互扩散导致Ni3Al反应扩散层在未溶解的Ni粉粒表面形成并逐渐增厚.该反应具有不完全性,可能是实验中使用了较粗的Ni粉和Al粉的缘故.     

DUCTILITY ENHANCEMENT OF Al RICH Ni 3Al BY DIRECTIONAL SOLIDIFICATION

１　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＡｌｒｉｃｈＮｉ３Ａｌ（ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃａｎｄｈｙｐｅｒｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ）ｉｓｓｕｐｅｒｉｏｒｔｏＮｉｒｉｃｈＮｉ３Ａｌａｓａｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍａｔｅｒｉａｌ．ＩｔｉｓｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｙｓｔｒｏｎｇｅｒｔｈａｎＮｉｒｉｃｈＮｉ３Ａｌａｔｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ［１］．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ,ＡｌｒｉｃｈＮｉ３ＡｌｉｓｍｏｒｅｒｅｓｉｓｔａｎｔｔｏｏｘｉｄａｔｉｏｎｔｈａｎＮｉｒｉｃｈＮｉ３Ａｌｂｅｃａｕｓ…     

无压熔渗法制备Ni3Al/TiC陶瓷基复合材料工艺研究

研究了采用自蔓延高温反应合成的预制件TiC-Ni3Al与金属间化合物Ni3Al的浸润性、渗透性和渗透动力学.采用SEM、EDS、XRD和金相显微镜等测试分析手段,对复合材料的组织进行分析,探讨了预制型成型无压熔渗浸渗工艺参数对Ni3Al/TiC复合材料成型的影响.结果表明,金属间化合物Ni3Al与预制件TiC-Ni3Al具有很好的浸润性,在一定温度条件下可形成致密无缺陷的组织;Ni3Al与预制件TiC-Ni3Al在熔渗过程中保持各自的化学稳定性,在渗透过程中无新相产生;Ni3Al在预制件TiC-Ni3Al中的渗透深度与渗透时间呈抛物线关系,渗透速度随渗透时间延长而降低,且随预制件相对密度增大而降低.     

SUPERDISLOCATION DISSOCIATION IN INTERMETALLIC COMPOUND Ni 3Al

１　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅａｎｏｍａｌｏｕｓｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｆｌｏｗｓｔｒｅｓｓｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎＬ１２ｏｒｄｅｒｅｄＮｉ３Ａｌｈａｓｒｅｃｅｉｖｅｄｇｒｅａｔｉｎｔｅｒｅｓｔｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｉｎｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｃａｌｂｅｈａｖｉｏｒｓｏｆｍａｎｙｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄｓ．Ｕｐｔｏｎｏｗｔｈｅｒｅｈａｖｅｂｅｅｎｓｅｖｅｒａｌｍｏｄｅｌｓｐｒｏｐｏｓｅｄ…     

DZ125合金表面碳化铬/Ni3A1堆焊涂层显微组织

采用药芯焊丝法制得Ni-Al-Cr3C2复合焊丝,将该焊丝堆焊于DZ125合金表面.在氩弧物理热的作用下,Ni与Al化合成Ni3Al并释放大量反应热;Cr3C2发生分解,并在随后凝固过程中重新析出细小的富Cr的M3C2和MrC3相.受冷却速率的影响,靠近母材区域的碳化物尺寸小于外层区域.母材合金元素进入焊接熔池中,发生一系列碳化和氧化反应,生成的化合物按自由能高低随温度降低顺序析出,导致在焊接熔合区形成大量富Hf,Ta,Ti和W的MC复合碳化物和少量氧化物,距焊层表面越近,数量越少直至消失.     

Microstructure evolution of nanostructured Ni3Al during annealing

A nanocrystalline layer was produced on the surface of Ni3Al intermetallic by means of surface mechanical attrition treatment. The surface nanocrystallites were annealed at 250-750 ℃ for 30 min. Microstructure evolution of nanocrystallites during annealing was studied by X-ray diffraction （XRD） and transmission electronic microscope （TEM）. The experimental results show that long-rang order recovers rapidly when annealing temperature is below 250℃ and changes slowly at 350-550 ℃, and then it increases rapidly at 750℃. The grain size of nanocrystallites of Ni3Al keeps stable and crystal defects recover when they are annealed below 550℃. The grains grow normally in low temperature annealing and abnormal growth occurs at 750℃.     

Ni+Al元素粉末法制备WC-Ni3Al-B复合材料(英文)

为发展WC-Ni3Al-B复合材料的液相烧结制备技术,研究由羰基Ni粉、分析纯Al粉和粗WC粉的混合粉末反应合成制备的WC+Ni3Al预合金粉末。采用DSC和XRD分别研究3Ni+Al和70%WC+(3Ni+Al)混合粉末在550～1200°C和25～1400°C温度范围的相变过程。结果表明:Ni3Al相的形成取决于反应温度。在200～660°C热处理温度范围内,除了WC相外,还存在Ni2Al3、NiAl和Ni3Al相;而在660～1100°C温度范围内,仅存在NiAl和Ni3Al相;在1100～1200°C温度范围可以获得均匀的WC+Ni3Al预合金粉末混合物。采用该预合金粉末制备的WC-30%(Ni3Al-B)复合材料具有很高的致密度,且WC晶粒呈圆形。与普通商用YGR45(WC-30%(Co-Ni-Cr))相比,WC-30%(Ni3Al-B)复合材料具有更高的硬度(9.7GPa),低的抗弯强度(1800MPa)和相近的断裂韧性(18MPa.m1/2)。     

TiC/Ni3Al表面复合涂层及其耐磨性

采用铸造工艺结合SHS技术制备TiC/Ni3Al表面复合涂层,研究了涂层的显微组织及其耐磨性.结果表明表面复合涂层中直径为1 μm～2μm的TiC颗粒呈球形镶嵌在Ni3Al基体上,涂层致密.与钢基体为良好的冶金结合,界面随TiC含量的变化而呈现不同的形貌,在TiC含量＜45%时,涂层为一整体;在TiC含量≥45%时,涂层出现了分层.表面复合涂层的HV值最高达8970 MPa,沿界面呈梯度变化;涂层具有高的耐磨性,在室温下约是钢基体的3～5倍;在400℃下是钢基体的20倍左右.     

Ni_3Al合金中硼原子的占位

采用特征晶体模型计算了Ｎｉ３Ａｌ合金中的Ｎｉ和Ａｌ原子的半径。依据特征晶体模型理论和从硬球模型所得到的不同间隙的间隙半径方程,计算了不同间隙的间隙半径、间隙能和固溶度。计算结果表明：硼原子趋向于占据６个Ｎｉ原子所围成的间隙。     

TiC/Ni3Al表面复合涂层及其耐磨性

采用铸造工艺结合SHS技术制备TiC/Ni3Al表面复合涂层,研究了涂层的显微组织及其耐磨性.结果表明:表面复合涂层中直径为1 μm～2μm的TiC颗粒呈球形镶嵌在Ni3Al基体上,涂层致密.与钢基体为良好的冶金结合,界面随TiC含量的变化而呈现不同的形貌,在TiC含量＜45%时,涂层为一整体;在TiC含量≥45%时,涂层出现了分层.表面复合涂层的HV值最高达8970 MPa,沿界面呈梯度变化;涂层具有高的耐磨性,在室温下约是钢基体的3～5倍;在400℃下是钢基体的20倍左右.