Ni-Al金属间化合物涂层的制备方法(6)
9）扩散结合法
扩散是一种迁移的过程，它是由于热运动所引起的物质的传递。由于热起伏的存在，晶体中的某些原子或离子通过剧烈的热振动而脱离格点进入晶格中的间隙位置或晶体表面，同时在晶体内部留下空位；而且，这些处于间隙位置上的原子或原格点上留下来的空位可以从热涨落的过程中重新获取能量，从而在晶体结构中不断地改变位置而出现由一处向另一处的无规则迁移运动，这就是晶格中原子或离子的扩散。扩散现象是由于物质中存在浓度梯度、化学位梯度、温度梯度和其它梯度所引起的物质输运过程。扩散有 4 种不同的扩散途径:体扩散(晶格扩散)，表面扩散，晶界扩散和位错扩散。后 3 种扩散都比第一种快，又称为短路扩散。扩散结合法是制造连续纤文增强金属基复合材料的最通用的方法。它的工艺是：把预加工纤文条带或散纤文夹在金属薄片或箔片之间，并在真空或惰性气体中依靠加热或加压使其固结成完全致密的复合材料。任何不均匀（包括成分、结构）的材料，在热力学条件允许的情况下，都将趋向于均匀化。金属中原子的扩散可以通过不同途径及方式进行，在高温（1～0.7Tf熔点）原子主要在点阵中扩散，称为体扩散；在中、低温（<0.5Tf）主要易在表面及晶界扩散，称为表面扩散。二元合金中两类固溶体中原子扩散的微观体制是在间隙固溶体中间隙原子在溶剂点阵中的扩散、以及在置换式固溶体中溶质原子在点阵中的扩散。根据具体工艺不同，扩散结合法又可以分为“粉末布（Powder Clothe）”法、箔纤文法和热喷涂法等[4]。
美国橡树岭国家实验室(ORNL)用此工艺制成了Ni3AI/Al2O3纤文复合材料。先用一特殊模具把中心箔片压成波纹状，然后把SaphikonAl2O3单晶纤文(直径 150μm)放在每个沟纹中，再上下放上Ni2Al箔片，经 1150℃～1225℃, 50MPa下真空热压 1h，即制成金属间化合物[37]。利用NiAl抗氧化性能好的优点，日本学者在 310S合金表面分别电镀了Ni、Al(Al在外)，并在 1023K，Ar气下进行热处理，使之生成NiAl，A13Ni2和富Al层的复合镀层后进行了氧化实验，证明其具有良好的抗氧化性能[38，39]。
10）热浸镀技术 （Hot Dip）
热浸镀技术简称热镀，是将被镀金属材料浸于熔点较低的其他液态金属或合金中制备镀层的方法。此法的基本特征是在基体金属与镀层金属之间有合金层形成。因此，热镀层是由合金层和镀层金属构成的复合镀层。被镀金属一般为钢、铸铁以及不锈钢等，用于热镀的低熔点金属主要有锌、锡、铅以及铝等。
热浸镀工艺主要分为熔剂法和氢还原法两大类[44，45]。其中，氢还原法多用于镀钢带，少量用于钢丝和钢管。熔剂法多用于钢丝和钢结构件的镀层。在其浸镀之前，先在经净化钢表面涂一层熔剂，在浸镀时，此熔剂层受热挥发和分解，使新鲜的钢表面与熔剂金属直接接触，发生反应和扩散而形成镀层。在熔剂法中，又有湿法和干法之分。湿法是较早使用的镀层方法，它是将净化了的钢材涂水溶剂后，直接浸入熔融金属中进行热镀，但需在熔融金属表面覆盖一层熔融熔剂。干法是在浸涂水熔剂后烘干，除去熔剂层中的水分，然后再浸镀。由于干法工艺简单，镀层质量好，其应用更广泛。
热浸镀铝是本世纪发展起来的一种耐腐蚀性能优良的涂覆工艺。研究表明，向耐热钢中添加铝，能不同程度的改善其耐热性 [40，41]，它在许多化学介质中表现出良好的耐蚀性能，扩散形成的合金层还具有抗高温氧化、耐磨、硬度高、耐工业介质腐蚀等优点。热浸镀铝是目前最经济的涂覆铝方法[42，43]，具有广阔的应用前景。东北大学的郑毅然等人[46]将奥氏体不锈钢 1Cr18Ni9Ti热浸镀铝后，发现其抗氧化温度可达 1100℃，在扩散层中β-NiAl发挥了抗氧化作用。
下一篇：区域熔炼定向凝固制备镍基高温合金