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(diǎn)，高熱導(dǎo)率，優(yōu)良的抗氧化和抗磨損性能，被認(rèn)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(qiáng)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(qiáng)度低等問(wèn)題。在各種方法和工藝中，制備細(xì)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(xì)小均勻的NiAl材料。機(jī)械合金化是目前制備細(xì)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(shí)間，更高的致密度，更低的加工成本等優(yōu)勢(shì)已被嘗試用于制備NiAl塊體材料。
　　在本研究中，用機(jī)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(xì)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(guò)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(guò)硬度、致密度、抗磨損、抗氧化測(cè)試，壓縮測(cè)試，斷裂韌性測(cè)試等考察了燒

3、結(jié)體的各項(xiàng)性能；研究了燒結(jié)溫度對(duì)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(xì)晶NiAl-Al2O3高溫?cái)D壓模具的模擬件。
　　研究結(jié)果表明，經(jīng)22h的球磨后，納米級(jí)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(guò)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(guò)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(xì)晶強(qiáng)化和彌散相強(qiáng)化，燒結(jié)體材料在室溫和高溫下的壓縮屈服強(qiáng)度和壓縮變形量都得到了顯著的提高。斷裂韌性測(cè)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(xì)晶NiAl-Al2O3燒結(jié)塊體材料的抗磨損和抗氧化性能優(yōu)良