论文摘要
多孔泡沫金属作为一种新型多功能材料,具有轻质、隔热、防震、耐冲击和电磁屏蔽等特点,在航空、航天、能源等领域有着巨大的潜在用途。传统的高温合金由于密度大或抗高温氧化能力不足等问题,已经不能满足当前航空、航天等领域对轻质耐高温结构材料的迫切需要。本文以泡沫Ni为基体,结合固体粉末法及高温固相扩散工艺制备出一种具有三维网状结构的轻质耐高温泡沫合金Ni-Cr-Fe。利用光学显微镜、扫描电镜对泡沫合金的形貌和微观组织结构进行了表征;在常温和高温环境中分别对不同成分的Ni-Cr-Fe高温泡沫合金进行压缩试验,探讨了成分对泡沫合金力学性能的影响规律,系统地研究了所制备的Ni-Cr-Fe高温泡沫合金分别在800℃、900℃和1000℃的氧化行为及抗氧化机理。在1050℃固体渗后,粉末渗剂中的Cr、Fe原子能够均匀地沉积在泡沫Ni的骨架表面,形成2550?m厚的Cr、Fe合金渗层,渗层的厚度随着共渗时间的延长而增加;经过1200℃,48h的均匀化处理后,泡沫合金中的各元素发生互扩散,形成成分较为均匀的Ni-Cr-Fe高温泡沫合金,该泡沫合金基本保持了初始态泡沫Ni的三维网状结构形貌,但骨架明显粗化,孔隙变小。随着Cr、Fe含量的增加,Ni-Cr-Fe高温泡沫合金的相对密度、显微硬度、抗压强度及吸能能力均呈增大趋势。当温度升高时,Ni-Cr-Fe高温泡沫合金的抗压强度及吸能能力下降。在800℃氧化过程中,Ni-Cr-Fe高温泡沫合金的化学性质比较稳定,经过50h氧化后,增重0.0090.012g,增重率为0.520.76%,表现出良好的抗氧化性;900℃时,在Ni-Cr-Fe高温泡沫合金的表面形成均匀而致密的Cr2O3保护膜,同样表现出良好的抗氧化性能;在1000℃时,Cr2O3保护膜由于生长应力的作用发生起皱和破裂,导致Ni-Cr-Fe泡沫合金的抗氧化性能降低。Ni-Cr-Fe高温泡沫合金的氧化动力学曲线呈抛物线规律,即（Δω）2=kpt。随着氧化温度的升高,Ni-Cr-Fe泡沫合金的氧化速率加快,抗氧化性能降低;在相同的温度下,前期的氧化速率要比中后期快530倍。
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