Ni-Al金属间化合物涂层的制备方法(2)
金属间化合物性能介于金属和陶瓷之间[1]，在强度、硬度、化学稳定性和高温稳定性等方面都非常优越，但韧性普遍较差，多用来与普通的金属或合金复合，也可单独用于普通金属或其合金难以应用的高载荷、高温或腐蚀环境。将金属间化合物用于材料的表面涂层，不仅可以改善材料的表面性能，有效地延长其使用寿命，而且能节约资源、提高生产效率、减少环境污染，具有非常可观的经济效益和社会效益。
1．1 Ni-Al系金属间化合物涂层的研究开发现状
1.1.1 金属间化合物的性能特点
在合金中，除固溶体外的合金相，凡位于相图中间位置的统称中间相，又称金属间化合物，它一方面具有化合物的特点，另一方面又兼有固溶体的特性。
金属间化合物（Inter metallics Compounds，IMC），主要是指金属元素间、金属元素与类金属元素之间形成的化合物，其特点是各元素之间既有化学计量的组分，又可在一定范围内变化，从而形成以化合物为基体的固溶体。当两种金属以整数比（或接近整数比的一定范围内）形成化合物时，由于其结构与构成它的两金属结构不同，从而形成有序的超点阵结构。
金属间化合物不仅有金属键，还具有共价键，共价键的出现，使得原子间的结合力增强，化学键趋于稳定，赋予材料高熔点、高硬度的特性。此外由于结构中原子间的结合力强，扩散减慢，导致蠕变激活能提高，所以金属间化合物还具有高的抗蠕变性能。金属间化合物高的长程有序结构减少了滑移系统，抑制了交滑移过程的进行，从而降低了循环加载过程中裂纹萌生的可能性，表现出高的疲劳寿命。有序金属间化合物在氧化气氛中还能生成致密的氧化膜，因而具有良好的抗氧化性。由此可见，金属间化合物兼有金属较好的塑性和陶瓷良好的耐磨性、耐腐蚀性和高温强度，以及刚度高、弹性模量高、密度低等特点，是航空航天、工业燃气轮机和汽车工业中最具潜力的结构材料之一。
1.1.2 金属间化合物的研究现状
在“中间相”家族中，甚至在“合金相”这个大家族中，Ni-Al系金属间化合物也是声明比较显赫的。其原因大致有三个。首先，它在传统上是Ni基高温合金中最重要的强化相：这是因为它既有良好的抗氧化能力，又有优异的高温强度之故。其次，“屈服反常现象”是首先在Ni3Al中发现的。即在一定温度范围内，其屈服强度会随温度上升而增加，这种与普通材料不同的特性对研究开发高温结构材料的人来说自然有吸引力。根据目前的研究结果，认为这种反常与室温下{111}面上的螺型超位错失去稳定性有关。再者，也是一个最重要的原因，那就是1979 年，日本的和泉修[1]（Izumi）发现加入硼可以大大提高Ni3Al的塑性，这一工作提供了解决金属间化合物脆性问题的可能性。这一具有开创性的研究成果大大加速了研究开发金属间化合物结构材料的步伐，进而扩展到对Fe-A1，Ti-A1 系及另一个Ni-A1 系化合物NiAl的研究。例如Ni-A1、Ti-A1 金属间化合物及其合金的应用就非常广泛，在某些情况下可以取代超合金[2，3]。
迄今为止，已知金属间化合物的种类繁多，其中熔点超过 1500℃的就有三四百种之多[4]。它们中有的刚处于发展的初期，有些可能永远也走不出实验室成为实用材料，但是有些铝化物，如Ni-Al系、Fe-Al系和Ti-Al系中的某些金属间化合物已处于开始应用的阶段[5]。科学家们从多个方面细致深入地研究了材料的成分、显微组织以及材料制备过程中加工工艺因素对金属间化合物塑性的影响，采用微合金化、宏观合金化、显微组织控制、纤文强韧化等方法来改善其塑性和韧性，并取得了实质性的进展，使得Ni3Al、Ti3Al、TiAl、Fe3Al和FeAl等金属间化合物逐渐向实用化的目标迈进[6]，为金属间化合物这一具有特异性能的新型结构材料在航空、航天、交通运输、机械、化工、原子能工业等领域的广泛应用开辟了道路。
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