ni3al

1、Ni3Al基金屬間合金的研究基金屬間合金的研究S12131032陳義高溫結(jié)構(gòu)材料起源于40年代軍用飛機(jī)的需要目前已成為軍用和民用高溫燃汽輪機(jī)不可代替的關(guān)鍵性材料。高溫結(jié)構(gòu)材料在高溫下具有高強(qiáng)度以保證發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗不致過高具有很強(qiáng)的抗腐蝕能力在高溫燃?xì)獾臎_刷及腐蝕性介質(zhì)的侵蝕下保持其性能還能長(zhǎng)期安全可靠地工作。而金屬間化合物以其耐高溫抗腐蝕和耐沖刷等特性成為航空航天、交通運(yùn)輸、化工機(jī)械等行業(yè)重要的結(jié)構(gòu)材料并在近20年受到廣泛研究。由于金屬間

2、化合物晶體中金屬鍵與共價(jià)鍵共存同時(shí)兼有金屬韌性和陶瓷的高溫性能因此具有很大的發(fā)展?jié)摿ΑＳ捎诮饘匍g化合物Ni3Al基高溫結(jié)構(gòu)材料在室溫下具有優(yōu)異的抗腐蝕性能受到工業(yè)界的注意但其晶間脆斷是制約其工程化應(yīng)用最大障礙表明這類材料具有巨大的應(yīng)用潛力同時(shí)也存在一定缺陷。1.Ni3AlNi3Al金屬間化合物的特性金屬間化合物的特性Ni3Al是一種具有L12型晶體結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)程有序金屬間化合物(表1)當(dāng)接近其熔點(diǎn)時(shí)還能保持高度有序其晶格常數(shù)a=0.3561

3、nm熔點(diǎn)為楊氏模量電阻率為，熱導(dǎo)率為Ni3Al金屬間化合物熔點(diǎn)高抗高溫氧化性能好有較高的高溫強(qiáng)度和蠕變抗力以及強(qiáng)度大等特點(diǎn)而且在一定的溫度范圍內(nèi)其屈服強(qiáng)度反而隨溫度的上升而提高這些特點(diǎn)都是高溫結(jié)構(gòu)材料所希望的。Ni3Al合金具有室溫脆性是沿晶斷裂但Liu和Takasugi仔細(xì)研究都未發(fā)現(xiàn)有晶界雜質(zhì)元素存在所以是本征的。L12型AB3相的晶界脆性與有序能有關(guān)也與其他因素有關(guān)如A3B中A、B二元素的負(fù)電性差、原子價(jià)及原子大小差等。Ni3Al

4、晶界脆性在一定的環(huán)境條件下可充分表現(xiàn)出來在水汽、空氣和普通真空條件下都能表現(xiàn)為沿晶脆性斷裂在室溫氧氣環(huán)境下就沒有表現(xiàn)仍有很高的塑性Ni3Al晶界脆性與合金Al含量密切相關(guān)當(dāng)過量(Al大于25%)時(shí)晶界脆性嚴(yán)重此時(shí)晶界脆性難以克服即使加B也無濟(jì)于事所以一般Ni3Al合金均是亞當(dāng)量的。有序的Ni3Al相加入到無序的Ni相導(dǎo)致Ni基合金中發(fā)生氫脆現(xiàn)象從而限制了高溫合金的應(yīng)用添加少量的B可改善富NiNi3Al的氫脆影響這主要是由于B散在晶界增加

5、了合金的韌性。2.1.4對(duì)延展性的影響添加少量B可提高Ni3Al的室溫延展性。當(dāng)在空氣中試驗(yàn)時(shí)多晶Ni3AlB的延展性隨著溫度的升高而大大降低并在600~800范圍內(nèi)存在一明顯的延展性最小值。合金制備方法對(duì)低于800溫度下的延展性有較大的影響。出現(xiàn)延展性最低值的現(xiàn)象在真空條件下和含鉻的合金中都不那么嚴(yán)重。采用微合金化方法并添加錳、鉿或鐵可改善Ni3Al的延展性。添加鉿和鐵進(jìn)行固溶強(qiáng)化的高級(jí)合金相對(duì)于工業(yè)合金表現(xiàn)出了非常高的強(qiáng)度且密度降低

6、了10%靠冷加工進(jìn)一步改善強(qiáng)度對(duì)于低溫使用來說是有用的。袁澤喜等研究了含鈰為0.011%的Ni3Al合金在550等溫120h和1200等溫0.5h的室溫延伸率可達(dá)16%極限強(qiáng)度為900MPa左右第二相在晶內(nèi)成塊狀發(fā)生穿晶斷裂綜合機(jī)械性能較好。2.1.5對(duì)疲勞的影響在大多數(shù)合金中抑制交滑移或減少可動(dòng)滑移系的數(shù)量以及具有長(zhǎng)程有序都會(huì)減小交變載荷下裂紋形核的可能性。Ni3AlBHf、(FeNi)3V和長(zhǎng)程有序的裂紋擴(kuò)展抗力比傳統(tǒng)合金高特別是在