CrMoTi等元素对NiAl合金高温氧化行为的影响(4)
缺点：一般钴基高温合金含ωNi=10%~22%和ωCr=20%~30%，以及钨、钼、钽、铌等固溶强化和碳化物形成元素，其含碳量较高，是以碳化物为主要强化相的高温合金，缺少共格类的强化相，中温强度不如镍基高温合金。
此外高温合金按制备工艺可分为变形高温合金、铸造高温合金和粉末冶金高温合金。按强化方式有固溶强化型、沉淀强化型、氧化物弥散强化型和纤文强化型等。
1.1.4 用途
高温合金是航空发动机、火箭发动机、燃气轮机等高温热端部件的不可代替
的材料，它要占先进的发动机重量的50％以上。然而，这些材料在高温下极好的性能已使其用途远远超出了这一行业。除了航空部件之外，规定将这些合金用于舰船、工业、陆地发电站以及汽车用途的涡轮发动机上。具体的发动机部件包括涡轮盘、叶片、压缩机轮、轴、燃烧室、后燃烧部件以及发动机螺栓。除了燃气发动机行业之外，高温合金还被选择用于火箭发动机、宇宙、石油化工、能源转换装置。
1.2 NiAl基金属间化合物
1.2.1 概述
人们在镍基的高温合金中发现了NiAl的析出相这种析出相对高温合金起到了强化的作用随后人们便渐渐开始研究对单相NiAl基金属化合物的研究
长程有序金属间化合物由于其金属键和共价键共存的特点，因而具有优良的高温性能，如高温强度、高熔点、高热导率等。其中，NiAl具有较高的熔点（1638℃）、较低的密度（5.90g/cm3）、较高的杨氏模量（240GPa）、较高的热导性（70~80W/m*K），以及优良的抗高温氧化性等特点[8]。另外，NiAl还有一些其他的优点，比如晶体结构为体心立方基超点阵，结构简单，对称性高，进行塑形变形的潜力大等，因此可以考虑用作理想的下一代高温结构材料。但是，NiAl的低温塑性差和高温强度低这两个致命的缺点制约了它的实际应用[9]。研究发现通过合金化可以大大提高NiAl合金的高温韧性和室温塑性，因此长期以来NiAl基金属间化合物作为高温结构的候选材料仍然得到了广泛的关注。近年来，NiAl基金属间化合物的研究更是成为高温合金研究方面的热点。
1.2.2 性能
优点
①高熔点（1638℃）
②低密度（5.90g/cm3）
③较高的杨氏模量（240GPa）
④较高的热导性（70~80W/m*K）
⑤优良的高温抗氧化性
⑥晶体结构为体心立方基超点阵，结构简单，对称性高，进行塑形变形的潜力大
缺点
①低温塑性差
②高温强度低
提高其室温塑性和高温强度的主要方式之一是合金化。从NiAl合金相图可见,NiAl在40at%～60at%Ni内保持单相B2结构,在60at%～75at%Ni内为NiAl和Ni3Al双相结构。如此宽的成分比范围为通过合金化改善其力学性能提供了可能性。向NiAl合金中加入一系列的合金化元素可改善合金的微观组织,以提高NiAl合金的室温塑性、高温强度以及高温抗氧化性能等[10]。
1.2.3 NiAl的制备
（1）熔模铸造
熔模铸造( inv estment casting) 可以直接生产无加工余量的铸件, 因而是应用得较为广泛的一种工 艺。这种工艺除了少数在保护气氛下进行外, 绝大多 数都是在真空中进行, 因而避免了大气中铸造的活 性元素氧化现象。若是在真空中铸造, 液态金属可直 接从炉子浇到预热的模型中, 不存在热损失严重的 现象。
（2）单晶制备技术
为获得良好的抗蠕变性能, 消除有害的晶界, 制 备 NiAl 单晶是一个重要的研究方向。制备单晶的 方法大致可分为 3 类[11]利用金属凝固时, 固液相 界面上有着较大的温度梯度, 而且凝固是从一端开 始恒速而缓慢地进行的方法。金属蒸气凝聚在基 材上时, 按照晶体取向通常择优生长, 并由此而制得 单晶。加工变形的材料, 在某一温度以上加热会产 生再结晶, 利用晶粒的长大来制备单晶。其中在 NiAl 单晶制备中使用较多的是第一种方法, 例如Br idgm an 制备法, 悬浮区域熔炼, 拉晶法( Czochr al - ski) 都属于该方法。
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