粉末冶金TiNiAl合金組織及性能的研究.pdf

1、TiNiAl合金具有良好的室溫及高溫強度、抗氧化性及較低的密度，可作為新型金屬間化合物結(jié)構(gòu)材料在未來航空航天領(lǐng)域內(nèi)替代鎳基超合金得到應(yīng)用。本文采用空心陰極等離子燒結(jié)工藝和兩步燒結(jié)法(900℃/2h+1050℃/2h)制備了 Ti50-x/2Ni50-x/2Alx(x=0,3,6,9)合金，得到了最佳成分配比Ti47Ni47Al6；對Ti47Ni47Al6粉末進行了機械活化和采用室溫至900℃的緩慢升溫、900℃保溫3h的方法進行了燒結(jié)；

2、采用緩慢升溫、兩步燒結(jié)法制備了 Ti50-x/2Ni50-x/2Alx(x=0,6)和Ti47+xNi47-xAl6(x=0,0.5,1)合金，利用光學顯微鏡（OM）、X射線衍射儀（XRD）、掃描電鏡（SEM）及其附帶能譜儀（EDS）、差示掃描量熱儀（DSC）、顯微硬度及抗彎強度測試、極化曲線測試及循環(huán)伏安曲線測試等多種分析和測試方法，研究了Al含量、機械活化、燒結(jié)溫度及Ti/Ni原子比對合金組織和性能的影響。
　　研究結(jié)果表明，

3、未添加Al的等原子比TiNi合金微觀組織主要由NiTi基體、強化相Ti2Ni、Ni3Ti及孔隙組成；隨著鋁含量的提高，合金中 Ti2Ni(Al)數(shù)量不斷增多，孔隙數(shù)量和孔徑不斷增加，Ni3Ti(Al)數(shù)量不斷減少，在Ti45.5Ni45.5Al9中還生成了少量的Ni2TiAl強化相。合金的抗彎強度隨 Al含量的提高而增加，并在 Al含量為6％時達到最大值296.3MPa；合金的硬度隨 Al含量的提高而增加，Ti45.5Ni45.5Al9

4、的硬度值為295.6Hv。
　　隨著機械活化的進行，Ti47Ni47Al6粉末的點陣應(yīng)變增大，Ti、Ni的晶格常數(shù)增加。球磨20h的Ti47Ni47Al6粉末形成了片層狀Ti-Ni-Al三元復(fù)合粉，相組成為Ti、Ni、Al相，并未有新相的形成。球磨1h的Ti47Ni47Al6燒結(jié)合金中強化相Ti2Ni(Al)及Ni3Ti(Al)呈塊狀分布，孔隙為近球形，存在一些大孔隙；球磨20h的Ti47Ni47Al6燒結(jié)合金中Ti2Ni(Al)

5、相彌散分布、尺寸變小、數(shù)量增多，Ni3Ti(Al)仍呈塊狀分布、數(shù)量增多，大孔隙數(shù)量減少、致密度提高。球磨1h的Ti47Ni47Al6燒結(jié)合金的硬度和抗彎強度分別為273Hv和291MPa，球磨20h的燒結(jié)合金則分別增加至369Hv、356MPa。
　　室溫至900℃的緩慢加熱以及900℃保溫1h處理避免了Ni-Al和Ti-Ni之間的熱爆反應(yīng)，有助于燒結(jié)致密度的提高。隨著燒結(jié)溫度的提高至1180℃和1230℃，Ti47Ni47Al

6、6燒結(jié)合金中新出現(xiàn)了Ni4Ti3(Al)相，孔隙孔徑先顯著減小然后變化不大，致密度、硬度和抗彎強度均先顯著增加然后變化不明顯。
　　在3.5%NaCl溶液中，1080℃燒結(jié)Ti50Ni50合金表現(xiàn)為鈍化，腐蝕坑尺寸較小，彌散分布，除孔隙處發(fā)生縫隙腐蝕外，腐蝕還易發(fā)生在Ti2Ni及Ni3Ti相界面處；加入Al后則表現(xiàn)為活性溶解，腐蝕坑尺寸及腐蝕區(qū)域的面積顯著增加，耐蝕性降低；燒結(jié)溫度提高至1180℃時，Ti47Ni47Al6合金重新