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文檔簡介
1、Ni-Al、Fe-Al系金屬間化合物材料具有強度高,耐高溫性好,導電、導熱率高等優(yōu)異性能,是介于高溫合金和陶瓷之間最有希望的高溫結(jié)構(gòu)材料之一。由于金屬間化合物存在的物相較多且制備復雜,對其反應過程及機理方面的研究存在一定的困難。研究Ni-Al、Fe-Al系金屬間化合物的反應過程及各種工藝參數(shù)對反應過程和影響,對于提高其產(chǎn)品性能的可控性,擴大應用領(lǐng)域具有重要意義。
本文以Ni、Al、Fe粉末為原料,通過加熱使Ni與Al、Fe與A
2、l發(fā)生原位反應,生成金屬間化合物材料。首先計算了Ni-Al系、Fe-Al系不同金屬間化合物的絕熱溫度,分析反應物配比(1:1、2:1、3:1)對生成物的物相組成的影響,探討配比對物相的影響規(guī)律;結(jié)合差熱分析實驗及不同溫度下燒結(jié)產(chǎn)物的物相組成,分析反應過程;并探討了工藝參數(shù)(粉末粒度、升溫速率、壓坯強度)對反應過程的影響規(guī)律。
研究結(jié)果表明:Ni-Al、Fe-Al體系不同金屬間化合物的絕熱溫度均隨著Al含量的變化而變化,在常溫下
3、Ni-Al體系中只有NiAl金屬間化合物的絕熱溫度高于1800K,F(xiàn)e-Al體系所有的金屬間化合物絕熱溫度都低于1800K,要想發(fā)生自蔓延反應需要外界對體系進行能量補充。
反應物配比對Ni-Al、Fe-Al兩種體系燒結(jié)產(chǎn)物物相組成的影響規(guī)律大致相同。當Ni:A l=1:1(at.%)時,反應生成物只含有NiAl相,形態(tài)為不同位向的片層組織;當Ni:Al=2:1(at.%)時,生成物中含有NiAl和Ni3Al相,形態(tài)為針片狀的N
4、i3Al分布在黑色的NiAl基體上;當Ni:Al=3:1(at.%)時,生成物只中有Ni3Al相,形態(tài)為形狀不規(guī)則的塊狀組織,邊界模糊。而當Fe:Al=1:1(at.%)時,反應生成物只含有FeAl相;當Fe:Al=2:1(at.%)時,生成物中含有FeAl和Fe3Al相;當Fe:Al=3:1(at.%)時,生成物中只有Fe3Al相;對于Fe-Al體系,三種不同配比燒結(jié)產(chǎn)物的微觀形貌有明顯的不同,隨著Fe含量的增多,顆粒越來越細小和均勻
5、,顆粒間的結(jié)合也越來越緊密,孔隙也逐漸減小,致密化程度升高。
反應生成NiAl、FeAl金屬間化合物的反應過程相似:反應過程中都產(chǎn)生了兩個放熱峰和一個吸熱峰,都是開始于固態(tài)擴散。首先發(fā)生生成中間相NiAl3、Ni2Al3(Fe2Al5)的反應,反應放熱引發(fā)第一放熱峰;隨著反應的進行都有Al的熔化現(xiàn)象發(fā)生,并產(chǎn)生了吸熱峰;最后中間相和剩余的Ni、Fe發(fā)生反應,生成最終產(chǎn)物,并引發(fā)第二放熱峰。
Al顆粒的大小,體系的升溫
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