论文摘要
NiAl金属间化合物由于具有熔点高、比重轻、热导率高、抗氧化性能好、高温稳定性好等一系列的优异性能,因此有希望取代现有的Ni基、Fe基高温合金应用于更高的温度和更恶劣的环境中。为了提高NiAl的高温强度,在NiAl基多孔材料中加入陶瓷增强颗粒,可以在汽车尾气净化、工业废水处理等方面得到应用。本文以Ni、Al粉末为原料,采用自蔓燃高温合成技术制备出高孔隙率的NiAl多孔材料。通过加入不同配比的Al、TiO2、B2O3,原位生成TiB2和Al2O3陶瓷增强相,以提高NiAl金属间化合物的高温强度;另外利用TiH2作为发泡剂,通过添加不同配比的发泡剂改善孔隙率、孔洞大小以及孔洞结构,从而获得性能优异的、系列化的多孔金属间化合物/陶瓷复合材料,以满足不同条件下汽车尾气净化器载体的不同要求,并由此确定实验的最佳制备工艺。Ni-Al反应体系进行燃烧合成反应之后,生成物中主要物相为NiAl。合成产物孔洞结构复杂、形状不规则、三维立体连通,孔道曲折,孔壁粗糙。实验测得NiAl多孔材料的孔隙率为28.8%,抗压强度为15.24MPa,显微硬度为HV223.74。对于加入不同配比的Al、TiO2、B2O3颗粒增强反应体系,在进行燃烧合成反应之后,生成物主要是NiAl、Al2O3和TiB2,得到了预期的多孔复合材料。合成的多孔复合材料为颗粒堆积体,与未添加的NiAl多孔材料相比颗粒细小均匀,且加入陶瓷颗粒增强体系越多,颗粒就越细小;孔隙率明显提高,但加入10wt%与20wt%相比孔隙率变化不大;在孔隙率相近的条件下,NiAl/（TiB2+Al2O3）多孔复合材料的抗压强度和平均显微硬度随10Al+3TiO2+3B2O3增强体系的加入明显提高,且加入越多,合成产物的抗压强度和平均显微硬度越大。添加不同配比的TiH2以后,反应产物的孔隙率增至50%以上,加入TiH2的反应产物,孔洞大小更不均匀,出现宏观大孔,孔道更为复杂,连通性也更好。孔隙率变化曲线为:孔隙率先随TiH2的增多而增大,在TiH2加入2-3wt%时,孔隙率最大;随后孔隙率随TiH2的增多而减小,但减小的幅度不大。加入TiH2后由于Ti参与反应,产物的孔壁呈现良好的冶金结合状态,使试样整体强度得到提高,与相近孔隙率的NiAl多孔材料相比增加1.5-2.8倍。这些基础的研究工作对于优化制备工艺并获得性能优良的多孔复合材料具有现实的指导意义。
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标签：自蔓燃高温合成技术论文; 金属间化合物论文; 复相陶瓷论文; 多孔复合材料论文; 发泡剂论文;