Ni3Al金属间化合物材料的制备工艺和研究发展现状

Ni3Al金属间化合物由于具有优良的力学性能被广泛应用于工程领域和工业领域中。该文讲述Ni3Al金属间化合物材料的概述和制备工艺，力学性能，研究发展现状和应用现状等。该文讲述Ni3Al金属间化合物及其复合材料的制备工艺，力学性能和其他性能以及研究发展现状等，并介绍了Ni3Al金属间化合物在工程领域中的应用。该文最后介绍了Ni3Al金属间化合物材料的研究发展趋势和研究发展方向。     

SnAgNi钎料钎焊Ni镀层SiCp/Al复合材料的接头微观结构及剪切性能

采用Sn-2·5Ag-2·0Ni焊料钎焊了具有Ni(P)/Ni(B)和Ni(P)/Ni两种双镀层结构的SiCp/Al复合材料.结果表明,SnAgNi/Ni(B)/Ni(P)和SnAgNi/Ni/Ni(P)两种接头均生成唯一的金属间化合物Ni3Sn4.SnAgNi焊料与Ni(B)镀层之间的快速反应速度使Ni3Sn4金属间化合物具有高的生长速度.时效初期的SnAgNi/Ni/Ni(P)接头的剪切强度高于SnAgNi/Ni(B)/Ni(P)接头,但在250h时效后其剪切强度剧烈下降,低于SnAgNi/Ni(B)/Ni(P)接头.金属间化合物的生长及裂纹的形成是SnAgNi/Ni/Ni(P)接头失效的主要原因,而SnAgNi/Ni(B)/Ni(P)接头失效的主要原因是Ni(P)镀层中Ni原子的定向扩散使SiCp/Al复合材料与Ni(P)处产生孔洞.     

扩散连接Al/Ni/0Cr18Ni9Ti复合材料的界面组织

选取纯Ni箔作过渡层,采用真空热压扩散工艺,在加热温度480℃、压力10 MPa、真空度1.0×10-2Pa的工艺条件下,制备了变形铝合金2024和不锈钢0Cr18Ni9Ti双金属复合材料.利用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪和显微硬度仪等测试分析方法,对双金属复合材料的2个连接界面及基体进行了组织、性能分析.结果表明:不锈钢/纯Ni界面形成了宽约8μm的互扩散区,但其过渡区无金属间化合物生成;Al/Ni界面生成了宽约4μm的扩散过渡区,过渡区的相组成为金属间化合物Al3Ni2、Al3Ni及Al3Ni5.     

扩散连接Al／Ni／0Crl8Ni9Ti复合材料的界面组织

选取纯Ni箔作过渡层，采用真空热压扩散工艺，在加热温度480℃、压力10MPa、真空度1．0×10^-21Pa的工艺条件下，制备了变形铝合金2024和不锈钢0Crl8 Ni9Ti双金属复合材料．利用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪和显微硬度仪等测试分析方法，对双金属复合材料的2个连接界面及基体进行了组织、性能分析．结果表明：不锈钢／纯Ni界面形成了宽约8μm的互扩散区，但其过渡区无金属间化合物生成；Al／Ni界面生成了宽约4μm的扩散过渡区，过渡区的相组成为金属间化合物Al3Ni2、Al3Ni及Al3Ni5．     

预处理时间和温度对Al2O3p-TiCp/Al复合材料的反应温度特征的影响

研究了预处理温度和时间对Al-TiO2-C体系XD反应温度特征和复合材料组织的影响,结果表明,为了获得理想的Al2O3p-TiCp/Al复合材料,预处理温度和时间有一个最佳的工艺范围.体系在本实验的工艺条件下,当预处理温度高于670 ℃时,由于反应程度加强,不利于体系在随后升温烧结过程中发生快速的放热反应,从而导致体系反应不完全.预处理时间小于30 min,会导致体系反应不完全;预处理时间大于60 min时,组织中Al3Ti含量增高.合适的预处理时间为30～60 min,预处理温度为670 ℃.     

Mg—RE微合金化对Ni3Al（B）—Gr熔盐腐蚀及力学性能的影响

研究了Ｍｇ－ＲＥ复合微合金化的双相Ｎｉ３Ａｌ（Ｂ）－Ｃｒ基金属间化合物熔盐腐蚀和力学性能，发现Ｍｇ－ＲＥ复合微合金化能降低Ｎｉ３Ａｌ（Ｂ）－Ｃｒ在ＬｉＣｌ－ＫＣｌ熔盐中的阳极电流密度；同时能在不降低Ｎｉ３Ａｌ（Ｂ）－Ｃｒ屈服强度的条件下，提高延伸率近２０％。     

SiO2p/Ni和SiCp/Ni复合材料抗氧化性能研究

采用粉末冶金方法制备了SiO2p/Ni和SiCp/Ni复合材料,研究了两种复合材料在恒温氧化和循环氧化条件下的抗氧化性能。结果表明:两种复合材料比基体Ni有更好的抗氧化性能;复合材料SiO2p/Ni的抗氧化性能优于SiCp/Ni复合材料;复合材料的循环氧化速率高于恒温氧化速率。     

稀土对（NiAl＋Ni3Al）双相区金属间化合物铸态组织的影响

研究微量稀土对Ｎｉ原子分数分别为６６％和６９％的ＮｉＡｌ金属间化合物铸态组织的影响。结果表明，质量分数为（０．２－０．８）％１的稀土使Ａｌ－６６％Ｎｉ中Ｎｉ３Ａｌ针状相析出量增多，尺寸加大，孪晶马氏体减少；使Ａｌ－６９％Ｎｉ晶界凝固出化学成分接近理想配比的蠕虫状Ｎｉ３Ａｌ，且随稀土含量增多，Ｎｉ３Ａｌ量也增多，分析了第二相的析出规律。     

多层 Ti/Al/Nb 复合界面变形后退火过程中金属间化合物的生长行为

三金属Ti–Al–Nb复合材料通过三个程序进行加工:热压、轧制和热压,然后进行后续轧制。 然后将制造的复合材料在 600、625 和 650°C 的温度下退火不同时间。 界面处的显微组织观察表明,塑性变形应变的增加显着影响了 TiAl₃金属间化合物层的演化并加速了层的生长。相反,施加的应变量不会显着影响 NbAl₃ 金属间化合物层厚度的演变。还发现Al和Ti原子在整个TiAl₃层中发生了扩散,但只有Al原子在NbAl₃层中扩散。 NbAl₃ 金属间化合物层生长缓慢是由于 Nb 原子缺乏扩散和 Al 原子与 Nb 原子反应的高活化能所致。     

Microstructural evolutions of Cu(Ni)/AuSn/Ni joints during reflow

Interfacial reactions of the Ni/AuSn/Ni and Cu/AuSn/Ni joints are experimentally studied at 330 °C for various reflow times. The microstructures and mechanical properties of the as-solidified solder joints are exam ined. The as-solidified solder matrix of Ni/AuSn/Ni presents a typical eutectic ζ ′-(Au,Ni)5Sn+ δ -(Au,Ni)Sn lamellar microstructure after reflow at 330 °C for 30 s. After reflow for 60 s, a thin and flat (Ni,Au)3Sn2 intermetallic compound (IMC) layer is formed, and some needle-like (Ni,Au)3Sn2 phases grow from the IMC layer into the solder matrix. On the other hand, a cellular-type ζ (Cu) layer is found at the upper AuSn/Cu interface in the Cu/AuSn/Ni joint after reflow for 30 s, and a (Ni,Au,Cu)3Sn2 IMC layer is also formed at the lower AuSn/Ni interface. For both joints the IMC layer grows significantly with the increase of reflow time, but the growth rate of (Ni,Au,Cu)3Sn2 IMC in the Cu/AuSn/Ni joint is smaller than that of the (Ni,Au)3Sn2 layer in the Ni/AuSn/Ni joint. The comparisons of the shear strength and fracture surface between the Ni/AuSn/Ni and Cu /AuSn/Ni joints suggest that the coupling effect of the Cu/AuSn/Ni sandwich joint is helpful to prevent the excessive growth of (Ni,Au)3Sn2, which in turn enhances the mechanic al reliability of the solder joint.     

Microstructural evolutions of Cu(Ni)/AuSn/Ni joints during reflow

Interfacial reactions of the Ni/AuSn/Ni and Cu/AuSn/Ni joints are experimentally studied at 330℃for various reflow times.The microstructures and mechanical properties of the as-solidified solder joints are examined.The as-solidified solder matrix of Ni/AuSn/Ni presents a typical eutecticξ-(Au,Ni)_5Sn+δ-(Au,Ni)Sn lamellar microstructure after reflow at 330℃for 30 s.After reflow for 60 s,a thin and flat(Ni,Au)_3Sn_2 intermetallic compound(IMC) layer is formed,and some needle-like(Ni,Au)_3Sn_2 phases grow f...     

SiCp/6066Al复合材料的制备工艺研究

重点探讨了一种制备SiCp／6066Al复合材料的新工艺，即高能球磨法与粉末冶金技术相结合，采用低温长时分段式烧结和低温快速热挤压工艺成功制备了高性能的10%SiCp／6066Al复合材料．研究了材料的微观组织结构和力学性能．材料的平均屈服强度、抗拉强度、延伸率与工艺相同但采用高温短时烧结相比，分别提高了82％，65％和300％．采用高能球磨法混料和低温快速热挤压工艺相结合，是实现增强体颗粒均匀分布的最有效方法。     

以水滑石及类水滑石为前体的2Mg/Al和2Ni/Al混合氧化物的表征

制备了来源于共沉淀法合成的水滑石(HT)和类水滑石(HTLc)前体的2Mg/Al和2Ni/Al混合氧化物,采用BET、XRD、TG-DTA、TPR、FT-IR、微量量热吸附和异丙醇探针催化反应进行了研究.结果表明,以HT和HTLc为前体制备的混合氧化物比表面积较大;在TPR中,2Mg/Al不还原、2Ni/Al混合氧化物是经由Ni2+→Ni°的还原过程;混合氧化物表面含有酸性位和碱性位;含镍氧化物样品的表面以L酸为主而B酸量极少;含镍样品的异丙醇催化反应转化率高,生成丙酮量大,表明其表面的氧化还原位是主要的.     

铜/铝异步轧制复合带的界面反应与强化机制

采用同步和异步轧制复合工艺制备铜/铝复合带,研究退火过程中的界面反应和异步轧制工艺的强化机制.利用扫描电镜观察界面微观组织和拉伸断口形貌,通过线扫描和电子探针分析界面元素分布,采用XRD进行界面物相分析,通过剥离和拉伸实验研究复合带的力学性能.结果表明,经400℃保温1h后界面形成具有三个亚层的扩散层组织,各亚层内元素含量存在突变;铝剥离表面检测到大量铜元素,化合物相包括CuAl₂,Cu₉Al₄,CuAl和Cu₄Al,而铜剥离表面只检测到Cu₉Al₄和Cu₄Al;异步轧制工艺可以提高界面结合强度和复合带的拉伸性能,使界面层在拉伸断裂后破坏程度降低.     

L12有序结构Ni74.5Pd2Al23.5合金超点阵内禀层错的形成机制

用ＴＥＭ研究了Ｌ１２长程有序结构Ｎｉ７４．５Ｐｄ２Ａｌ２３．５合金室温变形后的位错结构．结果表明,加Ｐｄ韧化的Ｎｉ７４．５Ｐｄ２Ａｌ２３．５合金室温变形组织中存在着大量超点阵内禀层错．这些层错是从以反相畴态分解的ａ／２〈０１１〉位错通过进一步的分解和反应转变来的．层错的形成是合金变形过程中位错交互作用的二次产物,并不成为影响Ｎｉ７４．５Ｐｄ２Ａｌ２３．５合金变形和韧性的主要因素．     

SiCp/Al复合材料界面反应研究现状

界面反应研究是碳化硅颗粒增强的铝基复合材料研发中的重要研究方向.各国研究者分别从界面反应规律、影响因素、控制途径等方面展开研究.界面反应规律方面研究了Al合金液与SiC颗粒可能存在的界面化学反应、界面反应过程和界面反应模型、界面上的相等;界面反应影响因素方面研究了界面反应与制备工艺过程、参数的关系;界面反应有效控制途径方面研究了、基体合金化、SiC颗粒表面处理、工艺选择与工艺参数控制等.今后的界面反应研究方向为:界面精细结构的研究;界面反应的化学热力学及动力学研究等.     

Al_2O_3-Ni网状复合材料的制备及力学性能

以αAl2O3超微粉和羰基Ni粉为原料,采用热压方法制备了Al2O3Ni网状复合材料,并对其三点弯曲强度和断裂韧性进行了研究·结果表明,随Ni体积分数的增加复合材料的强度稍有下降,而断裂韧性明显增加·Ni体积分数为20%时,断裂韧性可达88MPa·m1/2·复合材料对缺陷的敏感性远远小于氧化铝陶瓷,在材料表面引入载荷为100N的维氏硬度压痕后,氧化铝陶瓷的强度下降60%,而Ni体积分数为20%的复合材料强度仅下降19%·