Ni-Al金属间化合物涂层的制备方法(3)
金属间化合物不仅可以用作高载荷、高温和腐蚀环境下的结构材料，还由于某些金属间化合物具有光、电、声、磁等特殊物理性能，而使其成为颇具潜力的功能材料，如半导体材料、超导材料、磁性材料等。
1.1.3 Ni-Al金属间化合物及其涂层
图1-1 Ni- Al二元相图[7]
图1-1为Al-Ni二元相图。在Ni-Al体系，在室温存在稳定的NiA13, Ni2A13, NiAl, Ni5A13和Ni3A1 五种金属间化合物[1]。在这些金属间化合物中，研究最多的是Ni3Al。Ni3Al[8]是一种具有L1 型晶体结构的长程有序金属间化合物，在十分接近其熔点时还能保持高度有序。其晶格常数a= 0.3561nm，熔点为 1390℃，密度为 7.50g/cm3，杨氏模量为 180GN/m2，电阻率为 32.59×10-8m，热导率为 28.85W/m•K。Ni3A1 之所以成为研究的热点，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性能，又有优异的高温强度之故。其次，通常认为金属间化合物又硬又脆，但在面心立方基、体心立方基、或密排吹冰方基等结构比较简单的金属间化合物中，很多也是可以变形的。而在一定温度范围内，随温度升高，强度反而增加的金属间化合物也不鲜见。镍基高温合金中必不可少的Ni3Al强化相就是这种金属间化合物的一个实例。“屈服反常现象”[4]是首先在Ni3A1 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，如图 1-2 所示，这种与普通材料不同的特性对开发高温结构材料的研究人员来说自然有吸引力。第三， 1979 年日本学者和泉修[1]（Izumi）等人发现添加微量B(硼)对多晶Ni3A1有显著的韧化效果，使对Ni3A1 的研究热度再度高涨。
图1-2 Ni3Al 的 0.2%屈服强度随温度的变化
Ni2Al3的特点：铝的质量分数为55%-60%，晶胞呈棱方点阵。它的熔点为855~1133℃。具有优异的抗氧化性能。采用高温扩散，可将其转变为NiAl相。
NiAl由于其熔点高（1638℃，比一般Ni基高温合金高 300℃，比Ni3Al高 250℃），密度低（NiAl密度为5.95g/cm3，仅及高温合金的 2/3）[1，4]，热导率大（是高温合金的 4～8 倍），而且抗氧化能力优异，因此，它成为Ni-Al系金属间化合物研究的又一热点。NiAl基金属间化合物具有优异的高温性能，但一直没有发展成为具有实用价值的高温结构材料。NiAl的晶体结构如图 1-3 所示，虽然其晶体结构为简单的体心立方有序结构，易发生塑性变形，但室温塑性和断裂韧性极差，延脆转变温度较其他金属间化合物低[2]，高温蠕变强度也较低[9]。怎样克服这些缺点成为研究NiAl基金属间化合物的主要方向。
图1-3 Ni3A1 和NiAl的晶体结构
1．2 Ni-Al金属间化合物涂层的制备方法
1）化学气相沉积技术 (chemical vapor deposition, CVD)[13]
化学气相沉积是反应物质在气态条件下发生化学反应，生成固态物质沉积在加热的固态基体表面，进而制得固体材料的工艺技术。它本质上属于原子范畴的气态传质过程。与之相对的是物理气相沉积（PVD）。
希腊partras大学的Voudouris等人[15]采用化学气相沉积工艺在Ni表面制备Ni-Al金属间化合物涂层，通过光学显微镜、扫描电镜等对涂层进行观察分析，发现，涂层中包含Ni3A1相和NiAl相，提高了基体的耐高温氧化性能。德国的Monceau等人[14]利用化学气相沉积法制备了Pd-Ni-Al涂层，作为部分稳定的ZrO2热障涂层的粘结层使用。
2）物理气相沉积技术（physical vapor deposition, PVD）
物理气相沉积技术是指在真空条件下，利用物理的方法，将材料源——固体或液体表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气体(或等离子体)过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。 物理气相沉积的主要方法有，真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等离子体镀、离子镀膜等[10]。物理气相沉积具有工艺简单，无污染，膜层厚度均匀，膜层致密、与基体材料附着力强等特点，且工艺过程中温度低，工件畸变小，不会产生退火软化，一般不需要进行再加工。
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