機(jī)械合金化制備NiAl及其復(fù)合涂層的組織與性能研究.pdf

1、在機(jī)械合金化過程中，金屬粉末在經(jīng)歷反復(fù)破碎和冷焊的同時(shí)，部分粉末會粘附在球磨罐罐壁及磨球表面上，經(jīng)過反復(fù)擠壓和冷焊后，往往會沉積成一定厚度的涂層。基于這一現(xiàn)象，本文采用行星式高能球磨機(jī)，在碳鋼表面分別制備了NiAl涂層和NiAl-TiC-Al2O3復(fù)合涂層，并選擇性的對所制備的涂層進(jìn)行退火處理。利用XRD、SEM、EDS、TEM等檢測手段對不同球磨時(shí)間和球磨轉(zhuǎn)速所制備涂層的物相、顯微組織、成分和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，并通過顯微硬度測試、劃痕試

2、驗(yàn)、電化學(xué)腐蝕實(shí)驗(yàn)、高溫氧化實(shí)驗(yàn)以及摩擦磨損試驗(yàn)分別對涂層表面和截面的顯微硬度、結(jié)合強(qiáng)度、以及涂層的抗氧化性、耐腐蝕性、摩擦磨損性能進(jìn)行分析測試。
　　研究結(jié)果表明，在制備NiAl金屬間化合物涂層時(shí)，涂層的厚度隨球磨時(shí)間延長而增加，但球磨轉(zhuǎn)速對涂層的厚度的影響卻存在一個(gè)最佳值，在350r/min球磨5h形成的涂層厚度最大，約為150μm。涂層的性能測試結(jié)果顯示，NiAl涂層截面顯微硬度隨測量深度增加呈梯度狀分布，涂層表面的最大平均

3、硬度值可達(dá)559.8HV0.1，相對原始基體均有較大程度的提高；涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度約為74.2N，涂層、基體之間的結(jié)合較好，不僅是簡單的機(jī)械結(jié)合，還存在化學(xué)力的作用；抗高溫氧化能力和耐蝕性相對于基體也有較大的提高。
　　以Ni、Al、TiO2、C混合粉末為制備涂層的原始粉末，在400r/min球磨9h獲得的NiAl-TiC-Al2O3復(fù)合涂層效果最佳，涂層的厚度為45~55μm，并且在涂層與基體的結(jié)合界面上形成了2~3μm厚的Fe

4、-Al擴(kuò)散層；涂層表面顯微硬度高達(dá)684.4HV0.1，比單獨(dú)的NiAl涂層硬度有所提高；與NiAl涂層的結(jié)合強(qiáng)度比較，發(fā)現(xiàn)這兩種涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度差別不大，但是它們與基體的結(jié)合強(qiáng)度都受到球磨轉(zhuǎn)速和球磨時(shí)間的影響；TiC、Al2O3復(fù)合后的涂層，涂層的抗高溫氧化性、耐磨性都有了一定程度的提高。
　　選擇350r/min球磨5h獲得的NiAl涂層進(jìn)行550°C退火處理，在退火過程中伴隨著（Fe，Ni）固溶體的生成，涂層較退火之前均

5、勻、致密。退火后，涂層中硬度梯度變化現(xiàn)象消失，硬度較為均勻，最高值為749.8HV0.1，較退火之前提高了190HV0.1，退火后涂層的抗高溫氧化性和耐腐蝕性都有一定提高。400r/min球磨9h獲得的NiAl-TiC-Al2O3復(fù)合涂層在900°C退火過程中發(fā)生固相反應(yīng)，涂層中的NiAl和保護(hù)氣氛N2反應(yīng)生成了Ni3Al和AlN。退火后的涂層與基體結(jié)合界面出現(xiàn)了裂紋，涂層中也出現(xiàn)大量孔洞，涂層致密性、均勻性降低。
　　本文還重點(diǎn)