收藏本站
收藏 | 论文排版

Ni_3Si基复合材料的激光原位合成与组织性能研究

孙耀宁  
【摘要】: Ni_3Si金属间化合物具有优异的抗二氧化硫腐蚀性能以及良好的高温抗氧化性能,是一种潜在的高温结构材料,有望在石油化工、冶金、航空航天等要求耐高温耐腐蚀场合得到应用,也可取代部分正在使用的比强度较差的高温结构材料。本课题利用先进的激光技术,应用合金化、复合化的方法对Ni_3Si金属间化合物进行研究。 以不同比例的Ni、Si、Ti、Nb、C、Cr合金粉末为原料,采用横流CO_2激光器,在高温合金表面利用激光熔覆技术成功制备Ni_3Si(或Ni_3(Si,Ti))金属间化合物及其复合材料涂层。分别采用XRD、OM、SEM、EPMA和DSC等手段分析了涂层的相组成,显微组织,测试了涂层在室温下的耐磨性能;测试了涂层在硫酸溶液、NaCl溶液中的耐蚀性能;对涂层在1100℃下的高温抗氧化性能进行了评定,探讨了涂层的氧化机理。 激光熔覆Ni75Si25合金粉末的相组成为Ni_3Si和Ni(Si)固溶体。适量的Cr、Ti、Nb合金元素加入Ni75Si25后,涂层的基本组成相不变,随着合金元素加入量的增加,涂层组织得到明显细化。其中,含Cr熔覆层组织中出现了少量的Ni_5Si_2:含5%Nb熔覆层组织中出现了Nb_3Ni_2Si。激光熔覆Ni78Si13Ti9合金粉末的相组成为Ni_3(Si,Ti)和Ni(Si)固溶体。Ni75Si25、Ni78Sil3Ti9熔覆层和基体GH864的平均显微硬度分别为740HV、470HV和350HV。 激光熔覆Ni78Si13Ti9+[Ti+C]合金粉末制备了TiC/Ni_3(Si,Ti)基复合涂层。Ti与C优先反应形成TiC,组织结构分析中没有发现剩余的C存在。TiC以球状、棒状或花瓣状等形貌出现。 激光熔覆Ni78Si13Ti9-WC合金粉末制备了(Ti,W)C/Ni_3(Si,Ti)基复合涂层。原位合成(Ti,W)C复相陶瓷的形成过程为:激光辐照下,部分熔融的WC与液态Ti反应生成TiC,在随后的冷却中,TiC析出长大时W替代Ti。(Ti,W)C保持TiC晶体结构类型。(Ti,W)C的形成与WC溶解于液Ti中的量有关。随WC添加量的提高,涂层中碳化物增多,硬度增加。 激光熔覆Ni78Si19Nb3+[Nb+C]合金粉末制备了NbC/Ni_3Si基复合涂层。NbC以八面体、树枝晶、花瓣状的形态出现。Nb在涂层中有两方面的作用,一是Nb与C反应NbC;二是Nb固溶于组织中起到细化作用。当[Nb+C]的加入量大于30wt.%,组织中NbC分布不均匀,出现团聚,涂层开裂倾向性大。 室温磨损试验表明,激光熔覆原位自生TiC(或NbC)陶瓷增强金属间化合物基复合涂层的磨损表现为显微切削、轻微粘着和碳化物局部破碎导致的磨粒磨损等。磨损过程中,陶瓷颗粒相可有效的承担载荷,颗粒相“原位”形成,与基体结合良好,耐磨性随熔覆层中增强相体积分数的增加而增加。 在1100℃高温条件下,原位自生TiC(或NbC)/金属间化合物基复合涂层具有良好的抗氧化性能。氧化动力学曲线基本遵循抛物线规律。两种涂层在氧化初期的氧化产物均为NiO,但NiO不稳定;随着氧化时间的增加,NiO出现疏松、剥落;循环氧化100小时后TiC/Ni_3(Si,Ti)涂层的氧化物为TiO_2和少量的SiO_2,NbC/Ni_3Si涂层的氧化物SiO_2和极少量的Nb_2O_5。结合氧化产物和氧化层形貌初步提出了TiC(或NbC)/金属间化合物基复合涂层的氧化机理。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 杨志峰,吕维洁,覃业霞,张荻;石墨添加对原位合成钛基复合材料高温力学性能的影响[J];复合材料学报;2004年05期
2 朱晓光,王为民,张金咏;原位反应合成双相陶瓷增强铜基复合材料[J];武汉理工大学学报;2005年11期
3 潘海波;;酞菁敏化TiO_2原位合成、光物理化学性质与可见光光催化[J];功能材料信息;2007年05期
4 崔国明;吴金杰;原红玲;李兴霞;曾建民;;混合盐反应法制备TiB_(2p)/Al-10Sn复合材料[J];机械工程材料;2008年11期
5 于景坤,刘承军,姜茂发;原位合成莫来石碳化硅系复合材料[J];东北大学学报(自然科学版);2002年11期
6 吴玉萍,彭竹琴,林萍华;等离子原位合成TiC颗粒增强Ni基复合涂层[J];材料科学与工艺;2004年04期
7 汪黎,孙扬善,樊泉,薛烽,段志超;原位合成TiC增强420不锈钢的力学性能和抗磨损性能(英文)[J];Journal of Southeast University;2004年04期
8 吕臣敬,王芬,张希清;原位合成Al_2O_3/Ti-Al复合材料的研究[J];宇航材料工艺;2005年04期
9 肖鹏;欧忠文;张云怀;徐滨士;丁培道;;非水纳米分散系的冷冻蚀刻电镜表征及与激光散射法的对比研究[J];分析测试学报;2006年03期
10 吕志强;汤爱涛;潘复生;王健;王雨;;原位合成TiCp/Fe复合材料的研究现状与展望[J];材料导报;2006年S2期
11 卢志华;孙康宁;任帅;李轩琦;;多壁碳纳米管/羟基磷灰石复合材料的制备与表征(英文)[J];硅酸盐学报;2007年06期
12 胡书春;张宏敏;;磁性改性四针状氧化锌晶须的制备及其表征[J];材料科学与工程学报;2008年03期
13 颜建辉;杨艳;张厚安;;自蔓延原位合成TiC/MoSi_2复合材料及其力学性能[J];机械工程材料;2008年10期
14 兰晔峰;张保林;王国斌;;(TiB_2+Al_2O_3)增强铝基复合材料的组织分析与硬度测试[J];兰州理工大学学报;2009年04期
15 李悦彤;房明浩;徐友果;唐潮;刘艳改;黄朝晖;;锆英石原位合成氧化锆——莫来石复相材料的研究[J];中国非金属矿工业导刊;2011年01期
16 刘浩哲,姚斌,王鲁红,王爱民,丁炳哲,胡壮麒;高温高压对Ti基复合材料中原位合成TiC增强颗粒尺寸的影响[J];稀有金属材料与工程;1996年05期
17 张修庆,朱心昆,赵昆渝,颜丙勇,何上明,魏坤霞,段云彪;原位合成Cu-TiC复合粉末[J];云南大学学报(自然科学版);2002年S1期
18 ;在堇青石块状蜂窝陶瓷载体上原位合成分子筛的方法[J];中国建材;2004年08期
19 郑举功;溶胶玻璃原位合成碳纳米管的研究[J];纳米技术与精密工程;2004年04期
20 毕玉保;徐利华;王体壮;;利用长江泥沙原位合成O′-SiAlON/SiC材料的研究[J];云南大学学报(自然科学版);2005年S3期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 胡清勋;刘欣梅;杨贵东;乔柯;王有和;阎子峰;;高岭土微球原位晶化合成复合催化材料的研究[A];第六届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2009年
2 陈松;方向晨;刘利军;张晓萍;;原位合成改性八面沸石及其加氢裂化性能[A];第十三届全国催化学术会议论文集[C];2006年
3 芦凤桂;鲁斌峰;唐新华;姚舜;;真空电子束原位合成耐磨层制备技术[A];2006全国荷电粒子源、粒子束学术会议论文集[C];2006年
4 项林君;巩雁军;窦涛;;原位合成高W载量硅基介孔材料[A];第七届全国催化剂制备科学与技术研讨会论文集[C];2009年
5 高强;田爱香;赵丹;王秀丽;;Keggin型多酸基化合物[Cu(Pz)_4(H_2O)_2]_2[SiW_(12)O_(40)]·2H_2O的原位合成及结构[A];中国化学会第四届全国多酸化学学术研讨会论文摘要集[C];2011年
6 熊金钰;徐国财;;超声引发原位乳液聚合同步合成纳米Ag/聚合物复合材料[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
7 薛建伟;许芸;刘春丽;吕志平;李福祥;窦涛;;杂多酸修饰的介孔分子筛Pw_(12)-SBA-15的合成与表征[A];中国化工学会2008年石油化工学术年会暨北京化工研究院建院50周年学术报告会论文集[C];2008年
8 王卉;金峰;段宣明;;原位合成法制备硫化铅-聚合物纳米复合材料[A];中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C];2010年
9 黄荣雷;金剑丹;;两种配合物的原位合成与晶体结构[A];全国第十四届大环化学暨第六届超分子化学学术讨论会论文专辑[C];2008年
10 胡侨丹;李建国;;放电等离子烧结原位MoSi_2块体结构材料的研究[A];2008年全国冶金物理化学学术会议专辑(上册)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 应国兵;Cr_2AlC、Ti_2AlC陶瓷及其复合材料的原位合成机理与性能的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 欧忠文;基于原位合成方法的超分散稳定纳米组元的制备及其摩擦学特性[D];重庆大学;2003年
3 齐勇田;半钢轧辊激光熔覆Ti(C_yN_(1-y))增强Fe基复合层的研究[D];山东大学;2009年
4 吴一;天然钛铁矿碳热、铝热原位合成金属基复合陶瓷的研究[D];南昌大学;2005年
5 刘淑霞;薄膜及其它固相介质中金属纳米粒子的原位合成及性能研究[D];中国科学院研究生院(理化技术研究所);2007年
6 肖玉梅;聚合物调控下纳米磷灰石/聚乳酸原位复合材料研究[D];四川大学;2007年
7 杜宝帅;激光熔覆原位合成陶瓷相增强Fe基熔覆层研究[D];山东大学;2009年
8 康建立;铜基体上原位合成碳纳米管(纤维)及其复合材料的性能[D];天津大学;2009年
9 宁德宽;以碘化亚铜为构造单元的配位聚合物的合成、结构和性质研究[D];吉林大学;2009年
10 颜志勇;细菌纤维素/碳纳米管复合材料的制备及结构性能研究[D];东华大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙红亮;原位合成TiB_2-TiC_x陶瓷及其氧化性能研究[D];西南交通大学;2005年
2 毛纾冰;表面原位合成法制备高分散镍催化剂及其催化加氢脱氯性能研究[D];北京化工大学;2005年
3 陈铁石;CdS纳米复合材料的制备与表征[D];暨南大学;2009年
4 刘阳;NdB_6合成及多元(TiB+TiC+Nd_2O_3)/Ti的粉末冶金工艺制备技术[D];上海交通大学;2007年
5 蒋军;热等静压原位合成TiB_2-TiC_x复相陶瓷材料[D];西南交通大学;2003年
6 赵戈;聚苯胺/导电无机氧化物复合材料制备及性能研究[D];西南大学;2006年
7 胡玉;Fe_3O_4/PANI磁性高分子微球的制备与研究[D];中南大学;2009年
8 胡书春;核-壳结构磁性高分子的制备及其电磁学性能研究[D];西南交通大学;2004年
9 付锐;激光熔覆制备Ni-Si系合金涂层组织与性能研究[D];兰州理工大学;2005年
10 曹通;聚合物/碳纳米管复合材料的制备及其智能特性[D];武汉理工大学;2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者  高文力;哈高科完成两个863科研项目[N];上海证券报;2006年
2 新时代证券 王保石;哈高科 平台突破[N];证券时报;2006年
3 赵祥;美研发优质棉种筛选新技术[N];农民日报;2005年
4 刘国齐 时振刚 博士;关注新型耐火材料[N];中国冶金报;2007年
5 东方证券 刘军;哈高科 消费概念 突破向上[N];证券时报;2007年
6 刘国齐 时振刚;AIN材料在耐火材料中的应用(2)[N];世界金属导报;2007年
7 记者 王秀兰;今年第二批“863”项目启动[N];中国化工报;2005年
8 郑立挺;哈高科:“新湖”新宠 业绩大增[N];中国证券报;2007年
9 徐永涛;哈高科 参股金融 主力控盘[N];上海证券报;2007年
10 赵爱国 王琼;美联益来建立世界上一流的新药筛选中心[N];科技日报;2000年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978