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NiAl合金及其复合材料的机械合金化研究

本文研究了Mi-Al、Ni-Al(Co、Cr)、Ni-Al-Hf-C、Ni-Al-Hf-B与NiAl-34Cr合金及合金系的机械合金化过程、产物和反应合成机理;并利用热压固结方法制备出晶粒细小的块体材料,在分析了块体材料的组织结构的基础上,考察了材料的力学性能,并研究了材料的变形行为及强韧化机制。高能球磨Ni和Al元素粉末可以在短时间内合成纳米晶NiAl粉末。NiAl化合物的高生成热和复合粉末精细结构的形成是爆炸反应发生的前提条件。球磨机输入的能量强度直接影响爆炸反应的孕育期的长短。通过高温热压可以将得固态合金化合成的NiAl纳米晶粉末压制成晶粒细小(200~300nm)、致密度为95%的块体材料。力学性能试验表明,材料的室温屈服强度达到652MPa,几乎是普通粗晶NiAl的两倍,室温压缩变形量为6%,是铸态经挤压NiAl的2.1倍,而且室温屈服强度对于应变速率的变化不敏感,反映出变形仍是受位错滑移机制控制。分析与计算表明,晶粒  (本文共141页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
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ZrO_2/NiAl复合材料制备与力学性能研究

目前,通过制备复合材料来提高NiAl的室温韧性和高温强度是研究的一大热点。和其它增强体相比,ZrO_2因其热膨胀系数和NiAl相差不大,且在应力条件下会发生相变等优点而受到广泛的关注。然而,目前关于不同粒径及相结构的ZrO_2对其复合材料力学性能影响的研究还不全面,故完善这方面的工作具有一定的理论意义和使用价值。本论文中ZrO_2/NiAl复合材料的制备工艺采用的是机械合金化和放电等离子烧结(SPS)技术,目的是制备晶粒尺寸较小的复合材料,并利用ZrO_2在室温条件下的相变韧化和高温条件下的弥散强化作用以提高材料的力学性能。本文主要研究了NiAl机械合金化的形成机制、材料在制备过程中组织演化和不同粒径及相结构的ZrO_2对复合材料力学性能的影响。在对NiAl的机械合金化形成机制研究中发现:球磨过程中颗粒尺寸的变化规律是先增大后减小,最后达到动态平衡,球磨至30小时时可得到纳米晶的NiAl。此外,因高能球磨的作用还可使NiAl晶粒...  (本文共67页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国石油大学
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纳米晶镍铝及其复合材料的机械合金化制备研究

机械合金化是制备合金及化合物的一种新型材料制备方法,主要利用机械能在固态下实现原子扩散、固态反应、相变等过程。机械合金化技术可制备微晶、非晶和纳米晶材料,制备合金可根据需要任意选择组元调整成分,还能够扩展合金固溶体的固溶度,在固溶下获得亚稳相和金属间化合物。因此,机械合金化技术是一种很有前途的材料制备技术。本文采用机械合金化技术,以元素粉末为原料,制备出NiAl、过饱和固溶NiAl和定量微合金化NiAl,对机械合金化产物进行热处理及碱液活化浸取,制备出Raney Ni;采用高能球磨与放电等离子烧结相结合的热机械合金化技术,将元素粉末原料制备出NiAl-TiC块状内生复合材料。利用X射线衍射、扫描电镜、电子探针以及力学性能测试等材料分析技术对制备产物进行组织和性能研究,并对NiAl金属间化合物及过饱和NiAl合金的机械合金化合成机理进行了探讨。研究表明:元素粉末通过机械合金化可以制备出成分均匀的纳米晶NiAl金属间化合物、过饱和固...  (本文共98页) 本文目录 | 阅读全文>>

吉林大学
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结构金属间化合物的国内外研究分析及其超塑性的研究

超塑性是具有点阵结构的材料的普遍潜在属性,是材料变形失稳后能重新建立起的稳定的变形过程,其微观物理过程主要是晶界行为,晶界的滑移、迁移和移位。超塑性的实现是材料的内在条件和外在条件相协调的结果。先进的超塑材料,有陶瓷、金属间化合物、铝锂合金等。金属间化合物由金属元素与类金属元素形成,原子长程有序排列,原子间金属键及共价键共存,可同时兼顾金属的较好塑性和陶瓷的高温强度,是一类低密度、高熔点、性质介于金属与陶瓷之间的有序结构化合物,是航空、航天、交通运输、化工、机械等工业部门的重要结构材料和半导体、磁性、储氢、超导等方面的功能材料。金属间化合物作为结构材料的基本特色是在室温下有高的比强度,且高温也能保持。近十多年来,先进工业国家,如美、日、欧洲诸国都制定了全国性的研究计划发展金属间化合物,特别重视发展一种介于Ni基高温合金和高温陶瓷材料之间的高温结构材料,以便在温度和机械性能上都能填充Ni基高温合金和高温陶瓷材料之间的空隙。金属间化...  (本文共155页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
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放电等离子烧结Ni_3Al及其复合材料的高温压缩与抗氧化性能

本文采用机械合金化和放电等离子烧结(Spark plasma sintering,简写为SPS)制备Ni_3Al及20vol.%(TiB_2+TiC)/Ni_3Al复合材料,其中TiB_2与TiC的体积比为1:1。利用扫描电镜,透射电镜,X射线衍射和差热扫描分析仪等方法研究了混合粉末在机械合金化过程中的组织演变规律以及经SPS后复合材料的微观结构;分析了烧结温度对复合材料的力学性能的影响规律以及复合材料中的强化机制;研究了复合材料的高温压缩变形的变形机制;分析了Ni_3Al的高温抗氧化机制以及陶瓷颗粒对其抗氧化性能的影响机制。扫描电镜,差热分析和X射线衍射分析结果表明:Ni-Al系粉末在球磨过程中,Al逐渐固溶进Ni基材料的晶格中并最终形成纳米级的Ni(Al)固溶体。Ni-Al-Ti-B-C系粉末在球磨30小时后,元素在粉末之中达到了均匀分布,形成了Ni的固溶体和Ti的固溶体。对粉末的SPS的研究结果表明:球磨后粉末的SPS烧结...  (本文共147页) 本文目录 | 阅读全文>>

吉林大学
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Nb、Ta碳/硼化物及Cr、Mo元素对NiAl压缩性能的影响规律及机制

NiAl金属间化合物因其具有高熔点、相对较小的密度、较高的强度、较好的导热性能和较好的抗高温氧化性等优点,被视为高温结构材料极有竞争力的候选材料之一,但是由于其室温韧性较差,高温条件下的强度较低。因此,使其实际应用受到一定限制。目前,合成和制备NiAl金属间化合物及其合金的方法有很多,常见的方法有:高温熔炼、自蔓延高温合成、定向凝固、电弧熔炼等等。然而,这些方法或多或少都存在一些不足,例如,熔炼条件苛刻,生产成本高,容易造成成分偏析等。为了改善上述方法带来的缺陷,本论文利用燃烧合成+热压法合成和制备NiAl合金及其复合材料。燃烧合成+热压法是在燃烧合成反应后,样品处于高温状态时,立即对反应物施加压力。这种方法具有操作简单、成本低廉、所制得的合金晶粒细小等特点。本文利用Ni-Al-Nb-B_4C体系,Ni-Al-Me(Me=Mo,Cr和B)体系,通过燃烧合成+热压法合成制备NiAl合金及NiAl基复合材料,并且研究了陶瓷颗粒的种类...  (本文共136页) 本文目录 | 阅读全文>>