SiC-Ni-Al界面固相反應的研究.pdf

1、SiC/金屬界面固相反應是SiC在高溫結構陶瓷、金屬基復合材料等領域內應用的一個關鍵性問題。本研究針對SiC/Ni-Al(NiAl、Ni3Al)平面界面偶，較全面深入地研究了SiC/Ni-Al界面固相反應過程。研究成果有助于今后在此基礎上探討有效抑制SiC/Ni-Al界面固相反應，改善SiC/Ni-Al界面結構和性能的方法，為SiC增強Ni-Al基復合材料及SiC/Ni-Al基合金高溫復合構件的研究開發(fā)奠定基礎。 對SiC/Ni

2、-Al平面界面偶進行：1000-1100℃，5-15h的等溫處理，采用掃描電子顯微鏡(SEM)、電子能譜儀(EDS)、X射線衍射儀(XRD)等分析研究了SiC/Ni-Al界面固相反應區(qū)的成分分布、相組成及顯微結構特征，以及熱處理溫度、時間的影響。討論了SiC/Ni3Al界面固相反應熱力學，建立了SiC/Ni3Al界面固相反應動力學方程，討論反應的微觀機制。 經1000℃×5h熱處理后，SiC/Ni3Al界面固相反應區(qū)厚度為16μ

3、m，由Ni5.4AlSi2、C、和Ni2Si構成；而經1100℃×5h熱處理后的SiC/Ni3Al界面固相反應產物為Ni5.4AlSi2、C、和NiAl。反應區(qū)由形貌完全不同的兩個亞層構成：靠近SiC/反應區(qū)界面的亞層主要由Ni5.4 AlSi2構成，細片狀或顆粒狀的石墨態(tài)C隨機地分布其中，厚度為37.8μm,稱為隨機C沉積區(qū)(random carbon precipitation zone，R-CPZ);而靠近Ni3Al/反應區(qū)界面的

4、亞層主要由Ni5.4AlSi2及NiAl構成，不含有石墨態(tài)C，反應區(qū)致密、明亮，厚度為23.7μm，稱為無C沉積區(qū)(carbon precipitation free zone，C-PFZ)。對反應產物的形成進行了熱力學計算分析，并建立了SiC/Ni3AI界面固相反應模型。SiC/Ni3Al界面固相反應遵守拋物線型的反應動力學機制，為一個擴散控制的反應過程。反應動力學方程為： K=1.9×10-3exp(-213×103/RT)