Ni基金属间化合物合金的成分设计与激光制备

摘要

金属间化合物因具有高熔点、高强度、优异的抗氧化和抗腐蚀性能以及反常的强度-温度特性，是一类极具潜力的高温结构材料或涂层材料。特别是Ni-Si和Ni-Al系金属间化合物在石油、化工、航空航天等领域具有广阔的应用前景。 本文利用先进的激光加工技术，应用合金化的方法，制备了Ni-25Si、Ni-25Si+Cr/Nb、Ni-13Si-9Ti+Cr/Nb和Ni-Al-Si系Ni基金属间化合物合金。使用XRD、OM、SEM、EDS、EPMA和DSC等手段分析合金的相组成、显微组织和相变过程。利用HX-1000TM型显微硬度计对合金的硬度进行了测量。 在优化激光加工工艺参数下，制备的Ni-25Si合金组成相为γ-Ni固溶体和Ni3Si金属间化合物，显微硬度高达740HV。宏合金化元素Cr加入后，Ni-Si-Cr合金主要由γ-Ni固溶体、Ni31Si12和Ni3Si金属间化合物组成；随着Cr元素添加量的增加，显微组织由典型的树枝晶转变为类网状组织。添加宏合金化Nb(5at．％)元素后，合金的相主要由γ-Ni固溶体、Ni31Si12、Ni3Si金属间化合物和Nb3Ni2Si组成；显微组织细小致密，最高硬度可达747HV，与Ni-25Si合金相当。 以Ni-13Si-9Ti为合金粉末基体，激光制备合金的主要组成相为γ-Ni固溶体和Ni3(Si，Ti)金属间化合物。添加宏合金化元素Cr后，除γ-Ni和Ni3(Si，Ti)相外，出现t6(Ni16Si7Ti6)新相；显微组织随着Cr添加量的增加而变得细小致密，主要表现为树枝晶生长；显微硬度相比于Ni-13Si9Ti合金略有升高。添加宏合金化Nb元素后，合金的相主要由γ-Ni固溶体、Ni3(Si，Ti)和Nb3Ni2Si组成；随着Nb添加量的增加，显微组织明显得到细化，并且其中的共晶相含量明显增加，当添加量至8at．％Nb时表现为共晶形貌；合金的显微硬度得到大幅度提高，最高值达870.6HV。 激光制备Ni-Al-Si合金的相主要由Ni-Al系金属间化合物组成。其中激光辐照Ni-25Al预合金粉末，在优化工艺条件下可获得宏观质量完好，无裂纹等缺陷的近纯Ni 3Al相的块体材料。合金的显微组织随着改变Al和Si元素添加量而发生明显变化。显微硬度也得到很大提高，最高值达914 HV。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1金属间化合物的制备工艺

1.2激光制备技术概述

1.2.1工艺原理

1.2.2激光工艺参数

1.3金属间化合物及其复合材料的激光制备

1.4 Ni-Si和Ni-Al系金属间化合物的研究现状

1.5本文研究的意义和内容

第二章试验材料及方法

2.1技术路线

2.2试验材料

2.2.1基体材料

2.2.2合金粉末成分设计

2.3激光制备工艺方法

2.4物相分析方法

2.5显微组织分析方法

2.6差热分析

2.7显微硬度测试方法

第三章Ni-Si-X系金属间化合物合金的成分设计与激光制备

3.1激光制备Ni-25Si

3.1.1相组成

3.1.2显微组织

3.2激光制备Ni-25Si+Cr

3.2.1相组成

3.2.2显微组织

3.3激光制备Ni-25Si+Nb

3.3.1相组成

3.3.2显微组织

3.4显微硬度

3.5相变分析

3.6分析与讨论

3.7本章小结

第四章Ni-Si-Ti-X系金属间化合物合金的成分设计与激光制备

4.1激光制备Ni-13Si-9Ti

4.1.1相组成

4.1.2显微组织

4.2激光制备Ni-13Si-9Ti+Cr

4.2.1相组成

4.2.2显微组织

4.3激光制备Ni-13Si-9Ti+Nb

4.3.1相组成

4.3.2显微组织

4.4显微硬度

4.5分析与讨论

4.5.1显微组织与相成分分析

4.5.2显微硬度分析

4.6本章小结

第五章Ni-Al-Si系金属间化合物合金的成分设计与激光制备

5.1相组成

5.2显微组织

5.3显微硬度

5.4分析与讨论

5.5本章小结

结论

参考文献

致谢

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