稀土元素Ce对NiAl金属间化合物结构及力学性能的影响

基于密度泛函理论的第一原理方法,使用VASP代码包计算分析稀土元素Ce对金属间化合物NiAl结构及力学性能的影响。结果表明:Ce原子在NiAl中优先占据Al位;Ce掺杂后引起NiAl晶胞畸变,晶格常数增大。通过电荷密度图和态密度图分析,Ce与邻近的Ni、Al原子发生相互作用并存在轨道杂化成键。计算弹性常数、弹性模量等物理量,结果表明,Ce使得NiAl的硬度降低,刚性变弱,利用Pugh判据分析得出Ce能够改善NiAl的韧性。随着Ce掺杂浓度的增加,NiAl晶格常数增大的幅度提高,NiAl的韧性越好,但其硬度和刚性降低的幅度也越大。     

等离子喷涂制备W丝增强NiAl单层复合材料的界面研究

采用等离子喷涂法制备了W丝增强NiAl单层复合材料并研究了该材料内部与界面相关的问题.研究表明:作为增强体的W丝与NiAl基体具有较好的稳定性,制备态的W/NiAl界面为非冶金结合,其界面处无元素的互扩散及界面反应发生;在模拟热压工艺的两种退火热处理(800 ℃/3 h,1 200 ℃/48 h)状态下,W丝/NiAl界面的结合强度增加,但界面处未出现可见的元素的互扩散层,只是W丝与结晶后NiAl熔滴颗粒之间的氧化物层明显增厚.另一方面,等离子喷涂工艺会给NiAl基体内部带来氧化物的内分界面,该界面的存在会导致NiAl基体的脆断.     

杂质对NiAl金属间化合物结构及力学性能影响的研究

NiAl金属间化合物的室温脆性是阻碍其应用的关键问题之一。本文应用第一原理方法,系统研究了杂质氧对NiAl金属间化合物的结构和力学性能的影响规律。借此提出了抑制杂质有害效应的物理思路。     

热障涂层NiAl黏结层掺杂改性研究现状

目前,航空发动机和燃气轮机的使用温度均已超过1000℃,传统黏结层材料MCrAlY的性能逐渐无法满足需求.NiAl具有熔点高、密度低、成本低和抗氧化性能优异等特点,因此有很大的应用潜力.然而NiAl高温强度低,氧化层附着性较差,需要对其掺杂改性以提高NiAl的高温性能,主要包括掺杂铂族元素(Pt、Ru、Pd等)和活性元...     

金属间化合物NiAl合金蠕变行为的研究

系统研究了热等静压态(HIP)NiAl-9Mo,NiAl-Cr(Zr),NiAl-28Cr-5.5Mo-0.5Hf-0.02wt%P合金与定向凝固NiAl-28Cr-5.8Mo-0.2Hf,NiAl-28Cr-5.5Mo-0.5Hf,NiAl-28Cr-5Mo-1Hf,NiAl-Fe(Nb)共晶合金的高温拉伸蠕变行为.研究结果表明,七种NiAl合金具有相似的蠕变曲线,表现为较短的减速蠕变阶段和较长的稳态蠕变阶段及较高的蠕变应变.在高温低应力下蠕变变形主要受位错攀移过程控制,在低温高应力下蠕变变形主要由Orowan机制控制.NiAl合金的蠕变断口表现为塑性断裂和沿胞界断裂的混合特征.NiAl合金蠕变断裂主要受蠕变裂纹扩展所控制,蠕变断裂数据符合Monkman-Grant关系.     

NiAl合金锥筒内压胀形–原位反应一体化成形工艺研究

针对NiAl合金板坯制备及复杂薄壁构件二次成形困难的技术难题,提出一种成形与原位反应一体化成形新工艺制造NiAl合金薄壳件,即先将Ni箔与Al箔交替堆叠置于模具中,再在固体颗粒介质作用下塑性成形,然后使成形后的Ni/Al叠层薄壳件继续停留在模具中,在固体颗粒介质压力作用下加热使Ni/Al叠层发生原位反应合成NiAl合金,从而制得NiAl合金薄壳件。采用扫描电子显微镜（SEM）与能谱仪（EDS）对构件微观组织进行表征,并对其高温力学性能进行测试。结果表明,采用该方法制得的NiAl合金锥筒由单一NiAl相构成,厚度方向上粗晶层与细晶层交替排布,为典型的双峰组织,无孔洞等缺陷。构件硬度为317HV且分布均匀,1000℃抗拉强度为71MPa,延伸率可达74%。     

NiAl合金的热爆合成及其反应机制

本文研究了NiAl合金的热爆合成,其反应过程为液相控制,产物为β-NiAl,密度较高。本文给出了不同条件下合成的起爆时间及主要影响因素。     

XD 法原位合成 NiAl 基复合材料反应机制的研究

 用差热分析（DTA）、X射线（XRD）、扫描电镜（SEM）等技术研究了NiAl金属间化合物基复合材料（IMCs）的合成机理。结果表明，XD反应是许多局部自蔓燃高温合成（SHS）过程产生的燃烧波的叠加，加热过程中高能态[Ni],[Al]间的固态反应所放出的热充当了各个（SHS）过程的点火源。粉坯密度是决定XD反应机制的重要因素，因为孔隙对SHS过程中燃烧波的点燃和自蔓延起阻碍作用。     

两种不同成分NiAl涂层性能的对比研究

采用双丝电弧喷涂在6061-T6铝合金基底上制备NiAl-95/05和NiAl-80/20涂层,利用标准测试方法测量涂层的机械性能,并提出了NiAl涂层摩擦磨损机理的新理论。结果表明：NiAl-80/20涂层具有较高的结合强度和显微硬度。随磨损进行,NiAl-80/20涂层的静摩擦系数随磨损的继续一直单调下降,直至最后进入稳态阶段;NiAl-95/05涂层的静摩擦系数先缓慢下降,200个循环之后由于磨损形貌的进一步恶化,静摩擦系数呈缓慢上升的趋势。NiAl-95/05涂层的磨损机制主要为磨粒磨损,并且在磨损过程中伴随有犁削效应;NiAl-80/20涂层主要为粘着磨损机制,并且具有更好的耐磨性。     

热障涂层体系典型黏结层的抗热腐蚀性能

为了探究热障涂层体系中不同类型黏结层的热腐蚀行为,对比评价了4种典型黏结层(普通NiAl涂层、NiCoCrAlY涂层、Pt改性NiAl涂层以及Pt+Hf改性NiAl涂层)在900℃条件下Na_2SO_4/NaCl(质量分数75%∶25%)混合盐中的热腐蚀行为。利用扫描电镜、X射线衍射以及电子探针等手段分析了热腐蚀过程中的物相结构、显微组织演变规律。研究结果表明,普通NiAl涂层退化最快,NiCoCrAlY涂层的退化速率相对NiAl涂层有所减慢,两种改性NiAl涂层表现出较好的抗热腐蚀性能,其中Pt改性NiAl涂层具有最佳的抗热腐蚀能力,相比之下Hf元素的加入对Pt–Al涂层抗热腐蚀性能无益。     

Ag和稀土Y复合添加对金属间化合物NiAl显微组织的影响

研究了Ag和Y的复合添加对金属间化合物NiAI显微组织的影响。利用非自耗电弧炉制备了三种不同Y和Ag含量（1．0,5．0,10．0质量分数％）的NiAJ合金,其中一组试样进行了高温固溶和时效处理。实验结果表明,随着Y和Ag含量的增加,铸态下的NiAI合金晶粒呈逐渐细化的趋势,并且柱状晶生长方式逐渐演变为典型的糊状凝固方式。EDS和XRD分析表明,晶界处有富Ag、Y相形成;固溶时效后的NiAl合金组织则演变为粗大的等轴晶粒,Y和Ag元素仍然在晶界处偏聚。     

用于动力与推进系统的先进金属材料

先进金属材料的研究,除金属和合金的传统研究外,还含有金属间化合物(合金带有一层有序原子结构)和金属基与金属间基复合物的研究。在它们中间,金属间化合物具有最好的高温性能,而通常应用的高温合金受温度或重量限制。Lewis对铝化铁(FeAl)和铝化镍(NiAl)进行了详细研究,发现近等原子βNiAl具有2980~0F熔点(而常用的高温合金只有2350~0F)、重量轻、抗氧化和合金处理后有强化潜能等优点。它的缺点是室温下延展性差、高温下强度较低。但添加钽后,可以增强NiAl的高温蠕变强度,接近通常高温合金2000~0F时的强度。透     

NiAl-30．9Cr-3Mo-0．1Dy合金的微观结构与高温氧化行为

研究了NiAl 30 9Cr 3Mo 0 1Dy合金的微观组织以及在 1300~1500K空气中的恒温氧化行为。实验结果表明,加入微量Dy使合金组织细化,表现为单位体积中共晶团数目增多,Cr(Mo)层片间距减小和Cr(Mo)层片细化。增韧相(Cr(Mo) )与基体相NiAl的互相析出,有利于层状的氧化膜形成,进而提高合金的抗高温氧化性能。合金在 1500K氧化动力学曲线基本上遵循抛物线关系;而氧化温度在 1350~1450K之间,氧化动力学曲线很好地符合立方抛物线关系;当温度为 1300K时,氧化动力学曲线则符合五次方关系。立方抛物线氧化速率常数低于未合金化NiAl的抛物线氧化速率常数,并随着温度降低和氧化时间的延长而逐渐变小,合金的氧化表观激活能为 205kJ/mol。     

NiAl基合金室温脆性分析

本文研究了Ni-20Al-30Fe合金的组织,断裂行为和热处理制度对该合金组织的影响,分析了该合金能获得较高室温延伸率的原因。通过加入3.0at％Ti和8.0at％Ti,比较了Ti对该合金组织断裂行为和热处理后组织变化的影响。结果表明Ti的引入使该合金的脆性增大,并分析了增大的原因。     

Ni-30Al-1Hf 合金的微观结构及相变特点

通过定向凝固技术制备的Ni-30Al-1Hf合金,是一种由γ相增强的树枝状β-NiAl基双相合金。在铸态时β和γ相存在着确定的取向关系。经不同冷却方式的热处理后发现,合金组织结构发生不同程度的变化,其中空冷或油淬后Ni-30Al-1Hf的枝晶干区大部分转变成了NiAl马氏体相。在900℃经拉伸变形后,NiAl马氏体组织已完全消失,而在β-NiAl相内部重新析出块状或条状的γ相。     

含Ni夹层SiCp/2014Al铝基复合材料扩散焊

利用中间添加Ni层,在610℃保温60min工艺成功实现了SiCp/2014Al铝基复合材料的真空扩散焊接.焊接之后利用金相显微镜(OP)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)等对焊接接头进行分析.分析表明,Ni和Al之间相互扩散形成由金属间化合物构成的中间过渡层,主要由Ni3Al//NiAl//NiAl3组成.在理论上,计算出Ni和Al元素扩散浓度与焊接温度和保温时间之间的关系,以及元素的扩散距离与焊接参数之间的关系呈抛物线形变化.     

GH4199合金渗铝工艺研究

主要针对渗铝工艺中不同渗铝温度、保温时间对GH4199合金组织、性能影响进行试验,试验结果表明渗层组织由表及里分别为：表层主要为富铝的NiAl相,向内的过渡层和扩散层为富Cr相、碳化物、NiAl相和Ni3Al相等。渗层厚度的变化主要与温度和时间有关,同一渗铝温度下,随着渗铝时间的增加渗铝层深度增加;同一渗铝时间,随着渗铝温度的提高渗铝层深度增加。经渗铝处理后,室温拉伸强度提高,拉伸塑性降低。900℃拉伸强度降低,拉伸塑性提高;持久寿命稍降低,塑性提高。     

NiAl单晶合金的精密铸造

ＮｉＡｌ单晶合金的精密铸造ＮｉＡｌ合金在熔点、密度、导热性和抗氧化性等性能上优于高温合金，所以很可能用于制造叶片等零件。虽然对研制ＮｉＡｌ合金和确定其最佳性能条件已做了大量的工作，但对这类合金成批生产的方法仍关注较少。人们已经认识到，精密铸造是生产Ｎ...     

超高温NiAl合金锥形薄壳件制备成形一体化新工艺

针对NiAl合金板坯制备及板坯成形锥形薄壳件存在的材料流动及组织性能控制困难的问题,提出了一种制备成形一体化新工艺。该工艺是将塑性成形和反应合成在同一工步中,即先将Ni/Al叠层箔置于模具中进行塑性成形,随后对成形的Ni/Al叠层箔原位加热加压反应合成NiAl合金薄壳件。采用三维扫描仪及Geomagic Studio/Qualify对锥形薄壳件的形状精度进行了分析,采用扫描电子显微镜( Scanning Electron Microscope, SEM )和电子背散射衍射( Electron Backscatter Diffraction, EBSD )技术对其微观组织进行了表征,并对构件的高温力学性能进行了测试。结果表明,采用该新工艺制备的锥形薄壳件成形效果良好,整体型面偏差尺寸在±0.1 mm以内;构件沿轴截面壁厚平均偏差为0.012 mm,沿横截面壁厚平均偏差为0.072 mm,构件轴截面壁厚分布均匀性及组织成分均匀性高于横截面。构件高温力学性能稳定,1000 °C时平均屈服强度为77.8 MPa,平均抗拉强度为82.6 MPa。NiAl合金构件的微观晶粒形貌与Ni箔的初始热处理状态及Ni/Al箔的初始厚度有关,未退火的Ni箔将延缓粗晶区晶粒的长大,减小初始箔材厚度可实现晶粒的进一步细化。     

一种高W、Mo含量Ni3Al基合金的高温氧化行为

研究了一种高W、Mo的Ni3Al基合金的1050℃静态抗氧化行为,并采用扫描电镜对不同时间氧化后合金的氧化层形貌进行分析,利用X射线衍射仪分析氧化产物的种类和数量,氧化动力学研究表明,合金的氧化动力学曲线不遵循抛物线规律,以W代Mo,能一定程度上改善高Mo的Ni3Al基合金的1050℃抗氧化性能.1050℃/100h静态氧化产物主要为NiO,NiAl2O4和NiWO4,外层氧化镍与内氧化层之间为结合薄弱区,仅氧化1h后,在冷却过程中,该区域就产生大面积开裂,致使外氧化层脱离.随氧化时间增长,合金/氧化层界面的NiAl2O4/Al2O3阻挡层逐步形成,在氧化100h时基本连续,有效降低了合金的氧化速率.