手机知网 App
24小时专家级知识服务
打 开
手机知网|搜索

Ni-Al、Ti-Al系金属间化合物合成与成形的电脉冲效应研究

胡建华

  Ni/Al系和Ti/Al系金属间化合物是极有潜力的新一代高温结构材料,它们具有许多优良性能,如高温高强度、高温耐蚀性、高的比强度和比刚度等。但是从文献检索来看,其切削加工性和成形性能很差,目前对Ni/Al系金属间化合物的SHS合成研究主要存在着制作的Ni/Al系金属间化合物致密化程度较低、对反应特征没有详尽的描述、反应产物的形状尺寸精度较差、难以制备实用化制品等问题。本文在国家自然科学基金、湖北省“十五”重点攻关计划等基金支持下,系统地论述了作者在Ni/Al系和Ti/Al系金属间化合物合成与成形的电脉冲效应方面研究成果。论文的主要内容与创新如下:分析了Ni/Al、Ti/Al系金属间化合物室温塑性低的组织结构原因。提出了通过细化晶粒来提高室温塑性的措施,指出了细化晶粒的关键是在合成过程中使坯料处在高温状态的时间短,以抑制晶粒的长大过程。研究了Ti/Al,Ni/Al系金属微粉的MM制备与活化方法,分析了MM处理工艺使金属粉末在物理性能、化学性能和组织结构等方面的变化。提出了描述纯金属粉末球磨时粉碎规律的算法,并对Ni、Fe等纯金属粉末球磨时的细化过程进行了计算。研究了不同的MM工艺参数对Ni粉、Al粉、Ti粉、Ni/Al粉和Ti/Al粉等材料的影响。研究了在较低的脉冲电流作用下Ni/Al和Ti/Al的合成工艺过程与特点。采用合理的球磨工艺使合成反应产物的组织和显微硬度均匀化。提出了冷态下的脉冲电流处理可破碎粉粒表面的氧化皮,改善坯料的反应条件。分析了脉冲数量、脉冲时间、坯料高度、加压等参数对升温速度、T_(ig)和T_(max)、脉冲敏感性、反应产物致密性的影响。对高密度脉冲电流下Ni/Al、Ti/Al的反应特点进行了分析,总结了在不同的充电电压、充电电容、脉冲电流、脉冲数量、脉冲持续时间等参数下,反应产物的组织与结构特点。计算了试样输入能量。研究发现短时高密度脉武汉理工大学博士学位论文冲作用下反应主要集中于边界,边界反应区的成分呈梯度分布。分析和计算了Ni/AI、Ti/Al系金属间化合物的热力学参数。计算了坯料在高密度脉冲电流作用下粉坯的宏观温升。提出了坯料在高密度脉冲电流作用下粉坯微观温升的计算方法。建立了粉粒反应的缩球模型,推导了颗粒反应转换率随时间的变化规律,提出了颗粒反应转换率取决于界面化学反应速率和已反应层内的扩散速率两个因素并与反应进程有关。分析了坯料的扩散过程,探讨了高密度电脉冲对扩散过程的影响。在高密度电脉冲作用下,表面扩散起主导作用。提出了在高密度电脉冲作用下,试样两端电场引起的扩散驱动力远大于浓度梯度引起的扩散驱动力。计算了脉冲电流作用下,坯料内部各点的磁压强。分析了粉末材料的变形特点,并从塑性力学角度计算了粉坯在致密化变形过程中在几种不同应力状态下的变形和致密化规律,论述了电脉冲在致密化成形中的主要作用。……   
[关键词]:NiAI;TiAI;金属间化合物;脉冲电流;自蔓延高温合成(SHS);扩散;变形
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:武汉理工大学2003年