NiAl合金粉體脈沖電流輔助燒結(jié)與成形性能.pdf

1、NiAl金屬間化合物因其低密度，高熔點，高熱導(dǎo)率，優(yōu)良的抗氧化和抗磨損性能，被認為是很有發(fā)展前景的高溫結(jié)構(gòu)材料和航天材料，但較差的室溫塑性和高溫強度制約了其廣泛應(yīng)用。目前的研究已經(jīng)采取了多種措施，以期解決其室溫塑性差，高溫強度低等問題。在各種方法和工藝中，制備細晶材料是一種可行并且有效的途徑。然而，用熔鑄等常規(guī)的制備方法很難獲得微觀組織細小均勻的NiAl材料。機械合金化是目前制備細晶材料的一種有效方法。脈沖電流輔助燒結(jié)工藝(PCAS)因

2、其更快的升溫速率，更低的燒結(jié)溫度，更短的燒結(jié)時間，更高的致密度，更低的加工成本等優(yōu)勢已被嘗試用于制備NiAl塊體材料。
　　在本研究中，用機械合金化制備NiAl合金粉體，繼而使用脈沖電流輔助燒結(jié)工藝制取晶粒細小的NiAl-Al2O3塊體材料。研究Ni、Al元素粉轉(zhuǎn)變?yōu)镹iAl合金粉的合金化過程；利用光學(xué)顯微鏡，XRD，SEM，TEM等觀察粉體及燒結(jié)件的微觀組織；通過硬度、致密度、抗磨損、抗氧化測試，壓縮測試，斷裂韌性測試等考察了燒

3、結(jié)體的各項性能；研究了燒結(jié)溫度對燒結(jié)件微觀組織和力學(xué)性能的影響。采用PCAS燒結(jié)-鍛造短流程工藝成形了細晶NiAl-Al2O3高溫擠壓模具的模擬件。
　　研究結(jié)果表明，經(jīng)22h的球磨后，納米級NiAl合金粉被成功制備，其平均顆粒尺寸為8μm?？捎^察到原位生成的少量Al2O3顆粒。通過比較在1200℃和1300℃燒結(jié)溫度下燒結(jié)制備的材料的微觀組織和力學(xué)性能可得，1200℃為更加合適的燒結(jié)溫度，在此溫度下的材料性能更為優(yōu)良。在1200

4、℃下經(jīng)過PCAS燒結(jié)后，Al2O3均勻地分布在NiAl基體中，形成“內(nèi)晶型”和“晶界型”結(jié)構(gòu)，NiAl和Al2O3的晶粒尺寸分別為200nm和50nm。由于細晶強化和彌散相強化，燒結(jié)體材料在室溫和高溫下的壓縮屈服強度和壓縮變形量都得到了顯著的提高。斷裂韌性測試結(jié)果表明，燒結(jié)體材料的斷裂韌性提高到了8.2 MPa·m1/2，斷口呈現(xiàn)典型的脆性斷裂模式，兼具穿晶和沿晶斷裂兩種模式。細晶NiAl-Al2O3燒結(jié)塊體材料的抗磨損和抗氧化性能優(yōu)良