Ni-,3-Si基高溫有序合金的結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、高溫金屬間化合物合金是一類極具潛力的新型高溫結(jié)構(gòu)材料。特別是，鎳-硅系高溫金屬間化合物合金(亦稱為高溫有序合金)因其明顯反常的強(qiáng)度-溫度特性(即R'特性)和極其良好的抗腐蝕性倍受冶金、航空航天和化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域材料研究工作者的重視。但是，與其它高溫金屬硅化物合金一樣，鎳．硅系高溫有序合金高的室溫脆性和低的高溫強(qiáng)度一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。 本文針對(duì)Ni<,3>Si高溫有序合金，采用高能球磨、熱壓燒結(jié)及真空熔煉等技術(shù)方法，分別制備了Ni

2、<,3>Si粉末合金、塊體合金及其Ni/Ni<,3>Si復(fù)合材料，比較系統(tǒng)的分析測試了各類試驗(yàn)材料的微觀結(jié)構(gòu)和性能，并對(duì)它們之間的關(guān)系進(jìn)行了初步的理論分析和討論。主要得到如下一些具有一定新意的見解： (1)采用X射線衍射儀(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)，對(duì)經(jīng)過不同球磨時(shí)間的3Ni/Si元素混合粉末球磨過程中的物相演變及微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：球磨1h后粉末產(chǎn)物中出現(xiàn)Ni<,31>Si<,12>物相，隨后Ni<,31>

3、Si<,12>物相的峰強(qiáng)先增加后降低；隨著球磨時(shí)間的進(jìn)一步延長，混合粉末球磨產(chǎn)物物相的衍射峰峰強(qiáng)急劇降低，逐漸趨于非晶化；當(dāng)球磨時(shí)間達(dá)到45h后，在Ni元素粉末衍射峰的位置又出現(xiàn)了新的衍射峰，并且隨著球磨時(shí)間的延長，該峰的峰強(qiáng)逐漸增強(qiáng)且寬化。本文通過分析75小時(shí)球磨產(chǎn)物經(jīng)900℃退火后的相組成，并結(jié)合Miedema理論模型的熱力學(xué)分析和晶體學(xué)分析，提出Ni<,31>Si<,12>屬于一種亞穩(wěn)相；同時(shí)，本文認(rèn)為75小時(shí)球磨產(chǎn)物嚴(yán)格而言應(yīng)屬

4、于一種具有較高能量的亞穩(wěn)定“Ni<,3>Si型無序化合物”，這與有些研究者認(rèn)為該物相屬于Ni基“過飽和固溶體”的觀點(diǎn)有一定的區(qū)別。 (2)采用高溫?zé)釅杭夹g(shù)，對(duì)經(jīng)機(jī)械球磨的3Ni/Si元素混合粉末在1100℃下制備了Ni<,3>Si塊體材料。研究結(jié)果表明：塊體材料的金相組織為均勻分布的Ni<,3>Si等軸晶，其維氏硬度為608.8HV。觀察30和60千克重量下的壓痕，沒有發(fā)現(xiàn)裂紋產(chǎn)生，說明該塊體具有較好的塑性。同時(shí)，測得該塊體合金