自蔓延高溫合成多孔NiAl金屬間化合物及其復(fù)合材料的研究.pdf

1、油水分離器及柴油機(jī)車中微粒捕集器用過濾材料主要有陶瓷基和金屬基兩大類多孔材料。因陶瓷基過濾材料導(dǎo)熱性和自身韌性差，在反沖洗或焚燒過程中易破碎，再生困難，而金屬基過濾材料抗氧化、耐腐蝕性能差，使用壽命短。所以，當(dāng)前急需一種新型多孔材料來制備油水分離器及柴油機(jī)車中微粒捕集器用過濾材料。
　　多孔NiAl金屬間化合物材料具有熔點(diǎn)高、密度低、熱導(dǎo)率高和抗氧化、耐腐蝕等優(yōu)異性能，是一種兼具功能和結(jié)構(gòu)雙重屬性優(yōu)點(diǎn)的新型工程材料，可用于工業(yè)廢水

2、處理、過濾和分離、汽車尾氣處理、催化劑載體等許多領(lǐng)域。所以針對(duì)它的優(yōu)點(diǎn)的利用，近幾年來，Ni-Al基金屬間多孔材料的研究成為了高溫合金研究方面的熱點(diǎn)。
　　本文采用自蔓延高溫合成的制各方法，利用Ni粉、Al粉之間的原位反應(yīng)，通過分別添加尿素顆粒作造孔劑、添加TiC和TiB2顆粒作增強(qiáng)相成功制備了多孔NiAl金屬間化合物及其復(fù)合材料。并利用X射線衍射分析樣了品物相，利用電子探針觀察孔洞形貌并測(cè)量孔徑大小，利用阿基米德法測(cè)量了樣品孔隙

3、率，利用電子萬能試驗(yàn)機(jī)測(cè)量了樣品的抗壓強(qiáng)度，利用質(zhì)量損失繪制腐蝕動(dòng)力學(xué)曲線表達(dá)樣品的耐腐蝕性。研究結(jié)果表明:
　　(1)添加尿素顆粒作為造孔劑制備的樣品，物相組成基本為單一的NiAl相，只有孔隙率高達(dá)72.13％時(shí)，有少量的中間相Ni2Al3存在，尿素在預(yù)熱階段揮發(fā)完全，材料中無殘留。對(duì)添加TiC和TiB2顆粒作增強(qiáng)相制備的樣品中，物相組成分別為(NiAl相+TiC相)和(NiAl相+TiB2相)，TiC和TiB2顆粒在反應(yīng)過程中

4、表現(xiàn)出良好的高溫穩(wěn)定性。
　　(2)從斷口形貌的SEM圖中知多孔NiAl金屬間化合物的孔分三種:尿素?fù)]發(fā)后形成的大孔和反應(yīng)過程中形成的小孔及微孔。而多孔NiAl/TiC和NiAl/TiB2復(fù)合材料的孔徑隨陶瓷相的增加逐漸減小，孔壁中小孔和微孔增多。
　　(3)多孔NiAl金屬間化合物的孔隙率隨尿素的增加呈直線增長，但因基體材料的減少和氣體的逸出，漲幅由8.23％減小至2.15％，呈拋物線規(guī)律。而多孔NiAl/TiC復(fù)合材料的

5、孔隙率隨TiC含量的增加呈“И”型變化，多孔NiAl/TiB2復(fù)合材料的孔隙率隨TiB2含量的增加呈“U”型變化，兩種多孔復(fù)合材料均在陶瓷相含量為5wt％時(shí)有最小孔隙率，分別為38.30％和37.62％。
　　(4)隨著尿素含量的增加，孔隙率升高，多孔NiAl金屬間化合物的孔壁變薄，造成應(yīng)力集中，抗壓強(qiáng)度逐漸減小。而多孔NiAl/TiC、NiAl/TiB2復(fù)合材料中，孔隙率的升高和陶瓷相的脆性都會(huì)降低抗壓強(qiáng)度，而陶瓷相的高強(qiáng)度和對(duì)

6、NiAl的細(xì)化作用會(huì)提高抗壓強(qiáng)度，經(jīng)測(cè)試，多孔NiAl/TiC復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度呈“M”型變化規(guī)律，陶瓷相的含量為5wt％時(shí)達(dá)到最大值101.32MPa，含量超過15wt％之后，逐漸減小;多孔NiAl/TiB2復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度呈“∩”型變化規(guī)律，含量為5wt％時(shí)達(dá)到最大值124.82MPa，之后逐漸減小。
　　(5)多孔NiAl金屬間化合物因尿素含量增加導(dǎo)致表面積增加，加快了腐蝕速度;TiC含量為5wt％的多孔NiAl/TiC復(fù)