NiAl合金反應(yīng)燒結(jié)工藝與高溫塑性變形行為研究.pdf

1、航空航天領(lǐng)域日新月異的發(fā)展對(duì)高溫高強(qiáng)合金的需求也與日俱增，傳統(tǒng)的Ni基與Co基高溫合金通常是在950℃~1000℃的溫度下進(jìn)行使用，已不能滿足更高溫度的使用需要。金屬間化合物兼有金屬和陶瓷的優(yōu)點(diǎn)，具有較高熔點(diǎn)和較高的高溫強(qiáng)度，NiAl作為一個(gè)B2型金屬間化合物，使用溫度900℃到1200℃，其密度只有35.86g/cm，約為高溫合金的2/3，成為很有潛力的新一代高溫結(jié)構(gòu)材料。NiAl的難成形以及室溫塑性差的問題阻礙了其應(yīng)用化進(jìn)程，迫切需

2、要開展NiAl塑性成形相關(guān)研究。
　　本課題采用球形Ni粉及Al粉作為原材料，在球磨機(jī)中進(jìn)行了干態(tài)低能球磨混合，不同于機(jī)械合金化合過程，本研究僅得到了混合均勻的粉體，并未形成預(yù)合金粉末。此過程有效避免了高能球磨過程的不安全，且比機(jī)械合金化受氧元素污染程度輕。
　　對(duì)混合后的粉體進(jìn)行了真空熱壓爐內(nèi)的反應(yīng)燒結(jié)，進(jìn)行了燒結(jié)溫度、保溫臺(tái)階、保溫時(shí)間等參數(shù)的探究，得到了成分為單相的塊體NiAl合金。對(duì)燒結(jié)材料進(jìn)行了組織觀察及致密度測(cè)試

3、，力學(xué)性能測(cè)試，分析了燒結(jié)工藝對(duì)NiAl組織形貌及力學(xué)性能的影響規(guī)律。
　　進(jìn)行了燒結(jié)后的塊體材料的高溫壓縮模擬實(shí)驗(yàn)，通過溫度從1100℃到1300℃，應(yīng)變速率從1s-1到-3-110s變化，得到使用溫度下及加工溫度下的真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線，得到了壓縮過程峰值應(yīng)力隨溫度及應(yīng)變速率變化關(guān)系，探究其熱加工過程中加工硬化及加熱軟化的關(guān)系，對(duì)熱壓縮前后組織進(jìn)行對(duì)比觀察，研究熱變形的溫度、速率對(duì)不同部位晶粒形狀影響，得到了不出現(xiàn)裂紋的合適加工區(qū)

4、間。探究了溫度與應(yīng)變速率、應(yīng)力三者之間的本構(gòu)關(guān)系，揭示了高溫下的NiAl變形機(jī)理。
　　根據(jù)高溫壓縮模擬試驗(yàn)的結(jié)果，進(jìn)行了燒結(jié)塊體材料的熱壓爐內(nèi)擠壓試驗(yàn)，進(jìn)行了擠壓后的組織觀察及力學(xué)性能分析。發(fā)現(xiàn)擠壓過程對(duì)材料的室溫及高溫力學(xué)性能均有提升，尤其對(duì)高溫延伸率提升明顯。對(duì)擠壓前后材料進(jìn)行TEM觀察，發(fā)現(xiàn)擠壓前的再結(jié)晶組織及低密度位錯(cuò)經(jīng)擠壓后變?yōu)楦呙芏任诲e(cuò)，并同時(shí)伴有平行排列的位錯(cuò)墻，出現(xiàn)明顯回復(fù)組織特征。
　　進(jìn)行了帶筋結(jié)構(gòu)件的