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年代軍用飛機的需要目前已成為軍用和民用高溫燃汽輪機不可代替的關(guān)鍵性材料。高溫結(jié)構(gòu)材料在高溫下具有高強度以保證發(fā)動機的油耗不致過高具有很強的抗腐蝕能力在高溫燃氣的沖刷及腐蝕性介質(zhì)的侵蝕下保持其性能還能長期安全可靠地工作。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、交通運輸、化工機械等行業(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鍵共存同時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)的長程有序金屬間化合物(表1)當接近其熔點時還能保持高度有序其晶格常數(shù)a=0.3561

3、nm熔點為楊氏模量電阻率為，熱導率為Ni3Al金屬間化合物熔點高抗高溫氧化性能好有較高的高溫強度和蠕變抗力以及強度大等特點而且在一定的溫度范圍內(nèi)其屈服強度反而隨溫度的上升而提高這些特點都是高溫結(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二元素的負電性差、原子價及原子大小差等。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)當過量(Al大于25%)時晶界脆性嚴重此時晶界脆性難以克服即使加B也無濟于事所以一般Ni3Al合金均是亞當量的。有序的Ni3Al相加入到無序的Ni相導致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對延展性的影響添加少量B可提高Ni3Al的室溫延展性。當在空氣中試驗時多晶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。添加鉿和鐵進行固溶強化的高級合金相對于工業(yè)合金表現(xiàn)出了非常高的強度且密度降低

6、了10%靠冷加工進一步改善強度對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16%極限強度為900MPa左右第二相在晶內(nèi)成塊狀發(fā)生穿晶斷裂綜合機械性能較好。2.1.5對疲勞的影響在大多數(shù)合金中抑制交滑移或減少可動滑移系的數(shù)量以及具有長程有序都會減小交變載荷下裂紋形核的可能性。Ni3AlBHf、(FeNi)3V和長程有序的裂紋擴展抗力比傳統(tǒng)合金高特別是在