NiAl-Cr(Mo)-Ti合金的高温氧化行为的研究(3)
图1.1 NiAl的晶体结构
如图1.2所示，NiAl的长程有序结构能够一直保持到熔点。单相NiAl在Al含量45-60at.%的范围内可以稳定存在，这可从Ni-Al二元相图上看到（见图1.2）。
图1.2 二元Ni-Al合金相图
Ni-Al二元相图见图1.2[10]。则知，NiAl基金属间化合物主要有Ni3Al、NiAl和NiAl3三种。表1.1为Ni3Al基合金与NiAl基合金、Ti基合金和Ni基合金的部分对比数据。
早在20世纪50～60年代,Ni-Al系金属间化合物就成了苏美等国热衷研究的对象，但由于其从室温到700℃左右的脆性问题(塑性差，断裂韧性低，裂纹扩展速率大)，因而限制了它们的应用。直到70年代后期，美国空军基地用粉末冶金方法并结合合金化技术，为该研究工作带来了转机，于是Ni-Al系金属化合物重新引起了人们的注意，进入了新的发展时期。
1.3 NiAl金属间化合物研究发展方向
人们已就NiAl金属间化合物进行了广泛的研究，但至今仍存在着许多问题，需要我们在进一步的研究中加以解决，主要有：
（1）脆性本质的基础理论研究对于NiAl基合金的脆性本质、强度的反常应变速度效应、反常温度效应、温度和应变速率等因素是如何影响材料的位错运动机制从而影响材料性能等问题有待于进一步深研究。
（2）针对所提出的各项提高NiAl基合金室温塑性的方案，如何制订出合理的生产工艺。例如，采用粉末冶金方法制得的NiAl晶粒细小而且有好的室温拉伸塑性。但用这个方法想达到全紧实是困难的。
（3）将研究结果广泛推广到生产实践中。
1.4 金属高温氧化概述
1.4.1 金属氧化膜的形成
为了研究金属氧化动力学问题，必须首先弄清楚金属氧化的历程，即氧或其他气体分子是怎样与金属发生反应，最终在金属的表面形成一层或致密或疏松的氧化膜。
在一个干净的金属表面上，金属氧化反应的最初步骤是气体在金属表面上吸附。随着反应的进行，氧溶解在金属中，进而在金属表面形成氧化物薄膜或独立的氧化物核。在这一阶段，氧化物的形成与金属表面取向、晶体缺陷、杂志以及试样制备条件等因素有很大关系。当连续的氧化膜覆盖在金属表面上时，氧化膜就将金属与气体分离开来，要使反应继续下去，必须通过中性原子或电子、离子在氧化膜中的固态扩散迁移来实现。在这些情况下，迁移过程与金属-氧化膜及气体-氧化膜的相界反应有关。若通过金属阳离子迁移将导致气体-氧化膜及气体-氧化膜相界反应有关。若通过金属阳离子迁移将导致气体-氧化膜界面上膜增厚，而通过阳离子迁移则导致金属-氧化膜界面上膜增厚。
金属一旦形成氧化膜，氧化过程的继续进行将取决于两个因素:
(1)界面反应速度，包括金属-氧化膜界面及气体-氧化膜界面上的反应速度。
(2)参加反应的物质通过氧化膜的扩散速度。当氧化膜很薄时，反应物质扩散的驱动力是膜内部存在的点位差；当膜较厚时，将由膜内的浓度梯度引起迁移扩散。
由此可见，这两个因素实际上控制了进一步的氧化速度。在氧化初期，氧化控制因素是界面反应速度，随着氧化膜的增厚，扩散过程起着愈来愈重要的作用，成为继续氧化的速度控制因素。
氧化膜具有真正的保护性，还需要必须满足下列的条件：
（1）氧化膜要致密、连续、无孔洞，晶体缺陷少；
（2）稳定性好，蒸汽压低，熔点高；
（3）氧化膜与基体的附着力强，不易脱落；