反應合成Ni(Fe)-Al金屬間化合物的研究.pdf

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