Ni3Al/HAP生物复合材料的制备及其生物相容性

为了制备N i3A l/HAP生物复合材料并评价其生物相容性,将N i3A l/HAP生物复合材料置入大白鼠臀部的肌肉中,在置入材料的第1、3、7 d等不同的时间段取出试样周围的组织进行组织学观察.结果显示,所有动物术后活动正常,进食好,毛色光亮;伤口Ⅰ期愈合,无切口感染,表皮无明显变化;光学显微镜下观察,肌肉组织细胞正常,早期为炎症反应,并逐渐减轻和消失.N i3A l/HAP生物复合材料有较好的生物相容性.     

金属间化合物Ni3Al薄膜的制备及性能研究

采用直流磁控共溅射法,在衬底温度为450℃的SiO2基体上制备了厚度为500nm的Ni3Al薄膜,X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)等测试表明,薄膜为(111)取向的L12型晶体结构金属间化合物。采用纳米压痕方法测试了薄膜的力学性能,其硬度为8.00GPa,弹性模量为200GPa。为克服亚微米级薄膜氧化增重难以测量的困难,采用四探针测试金属薄膜电阻的方法,间接给出了薄膜的腐蚀性能和高温氧化程度。结果表明Ni3Al金属间化合物薄膜的氧化速率为2.28×10-13g2/(cm4.s),薄膜具有良好的高温抗氧化性能。     

Mo/Ni3Al复合材料的抗氧化性能的研究

本文研究了Mo/Ni₃Al复合材料的抗氧化性能.结果指出,Mo/Ni₃Al复合材料在不同温度下的氧化动力学特征服从抛物线规律.随氧化试验温度升高,氧化增重明显增加.MoO₂在高温下被氧化成MoO₃,对Mo/Ni₃Al复合材料的抗氧化性能具有不利的影响.     

Fe3Al/Al2O3复合材料制备工艺研究

探索了一种新型复合材料的熔渗烧结制备工艺, 它不仅是新工艺的探索, 更重要的是为这种新型材料的无压烧结和开发利用进行了有益的探索。实验表明, 熔渗烧结法是一种可行的复合材料制备方法。      

Cr13 Ni5Si2 /γ-Ni 三元金属硅化物高温耐磨复合材料

采用激光熔化/ 连续沉积工艺制备出以Cr₁₃Ni₅Si₂ 三元金属硅化物为初生相、以γ2Ni 基固溶体为连续增韧相(基体) 的三元金属硅化物耐磨复合材料(Cr₁₃Ni₅Si₂ /γ) 。在高温滑动磨损条件下测试了Cr₁₃Ni₅Si₂ /γ复合材料的耐磨性能随温度的变化规律, 并讨论了其磨损机理。结果表明, 由于Cr₁₃Ni₅Si₂ 三元金属硅化物具有原子结合力强和硬度2温度关系反常等特点, 且Cr₁₃Ni₅Si₂ /γ复合材料具有优良的强韧性配合, 以及Cr₁₃Ni₅Si₂ /γ复合材料在高温磨损过程中磨损表面能够形成转移覆盖层, Cr₁₃Ni₅Si₂ /γ材料在高温滑动磨损条件下具有非常优异的耐磨性能, 较低的磨损温度敏感性和反常的磨损2温度关系。韧性基体γ-Ni 的加入使Cr₁₃Ni₅Si₂ 三元金属硅化物在600 ℃高温下滑动耐磨性能提高了3 倍。     

激光熔覆NiCr/Cr3C2-WS2自润滑耐磨涂层的高温摩擦学行为

利用激光熔覆技术在0Cr18Ni9不锈钢基体上制备NiCr/Cr3C2耐磨涂层与NiCr/Cr3C2-30%WS2耐磨自润滑涂层,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)分析了涂层的物相组成及显微组织。在室温、300℃和600℃下分别测试了上述涂层的干滑动摩擦学性能,并讨论其磨损机理。实验结果表明:添加WS2的熔覆涂层主要有Cr7C3、(Cr,W)C碳化物增强相、γ-(Fe,Ni)/Cr7C3共晶增韧相、WS2及CrS润滑相。两种涂层都随温度的升高,摩擦因数降低,而磨损率增大。在室温及300℃时,添加WS2涂层由于润滑相的作用拥有较好的减摩耐磨性能。在600℃时,由于涂层中碳化物硬质相的强度降低,两种涂层的磨损率显著增大。     

激光干涉空间选择性形成金属间化合物Ni3Al

金属间化合物,例如Ni-Al、Ti-Al系合金,是指不同种类的原子长程有序排列构成的有较确定化学当量比的合金相.这类合金相原子间结合力强,具有高温结构材料所期望的优异性能.然而这类合金普遍存在室温塑性差、高温抗蠕变性差以及环境脆性敏感等问题.本文利用激光干涉图样对应的温度分布,空间选择性地产生Ni和Al的金属间化合物Ni3Al,以线阵或点阵的方式局域金属间化合反应形成了软、硬属性交替的薄膜材料,为改善塑性及脆性敏感等问题探索新的解决途径.对所制备样品进行的白光干涉显微镜(WLI)和原子力显微镜(AFM)分析给出了样品的表面形貌特征;X射线衍射(XRD)和纳米硬度测试给出了金属间化合物合金相及其微观硬度分布.     

Al2O3/(纳米)Fe3Al复合材料位错形貌的TEM观测

利用TEM对Fe₃Al/Al₂O₃复合材料的位错形貌进行了观测分析,观察到Fe₃Al/Al₂O₃中丰富的位错组态。根据透射电镜观察,引入Fe₃Al后,Al₂O₃晶内产生大量位错,位错多产生于Fe₃Al于Al₂O₃相界面附近,亚界面的形成使基体晶粒再细化,使强度提高。在Fe₃Al中观察到超点阵位错,对材料起到"有序强化"作用。      

钢表面TiC/Ni3Al复合涂层及其冲蚀性能

采用钨极氩弧焊熔覆技术在钢表面原位合成金属间化合物基复合涂层TiC/Ni3Al。研究了复合涂层的组织和抗冲蚀性能,探讨了涂层的形成及抗冲蚀机理。结果表明:采用钨极氩弧焊熔覆技术在钢表面制得的TiC/Ni3Al复合材料无杂质相,颗粒分布均匀;随着预置层中(Ti+C)含量的提高TiC颗粒的数量增加,材料的硬度提高;涂层与基体之间呈现良好的冶金结合,从熔合线到涂层外表面TiC颗粒的形态逐渐从细小球形转变为等轴状、树枝状;Al、Ni、Fe元素呈梯度变化,而Ti元素主要以TiC颗粒物的形式存在于涂层中。在不同冲蚀角度下复合涂层的冲蚀量均显著小于H13钢和0Cr17Ni7Al钢,表现出优异的抗冲蚀性能。     

高速电弧喷涂FeNiCrTiB/Cr3C2涂层的组织结构及其高温氧化行为

采用高速电弧喷涂技术制备FeNiCrTiB/Cr3C2耐高温金属陶瓷复合涂层。利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射等手段研究涂层的组织结构以及氧化产物,并与传统锅炉用钢20G钢对比,分析涂层的抗氧化机理。结果表明:FeNiCrTiB/Cr3C2涂层为典型的层状结构,且涂层上分布着少量的孔隙和氧化物;650℃氧化200h后涂层的氧化质量增量为1.58mg·cm-2,远小于20G钢的氧化质量增量(24.85mg·cm-2);涂层在氧化过程中生成致密的具有保护性的铁、铬的复合氧化膜,阻塞氧的扩散通道,阻止进一步氧化,从而提高涂层的抗高温氧化性能。     

Abnormal precipitation behavior of Ni3Al phase

Evolution of Ni₃Al phase in a nickel-base directionally solidified superalloy has been investigated during creep rupture testing (1253 K/150 MPa). Besides the splitting, rafting and Ostwald ripening cases, many finer Ni₃Al particles have been firstly observed to precipitate from the rafted Ni₃Al particles. A simple qualitative interpretation has been proposed.     

Vacancies in selected special tilt grain boundaries in Ni3Al

The structure of selected special (Σ=5) symmetrical tilt grain boundaries in Ni₃Al with tilt axis [1 0 0] was simulated by the Monte Carlo method. Vacancies were generated both in Al and Ni sites in their relaxed structure and the vacancy formation and migration energy was estimated.     

Cr3C2对45钢表面超音速火焰喷涂制备的Ni基合金涂层热态抗磨损性能的影响

采用JP8000型超音速火焰喷涂设备(HVOF)在45钢基体上制备了不同Cr_3C_2含量的镍基合金涂层,利用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜及能谱仪等仪器对涂层组织进行分析,并测定其硬度;采用CFT-Ⅰ型材料表面性能综合测试仪进行摩擦磨损实验,分别测量在50℃、100℃、150℃、200℃、250℃、300℃温度条件下各涂层的摩擦系数及磨损量。结果表明:当摩擦磨损温度在250℃以下时,镍基合金涂层的摩擦系数和磨损量由于氧化物薄膜的产生,呈现出随温度升高而下降的趋势,而温度达到250℃及以上时产生了严重的粘着磨损,磨损性能随之降低;在镍基合金中添加一定量的Cr_3C_2,可生成Cr_7C_3、CrB等多种硬质相,对涂层起到强化作用,改善了涂层在热态条件下的耐磨损性能;镍基合金中Cr_3C_2的添加量在37.5%左右时,涂层的综合性能优良。     

Computer modeling of grain boundaries in Ni3Al

Computer modeling of symmetric tilt boundaries Σ = 5 [1 0 0] (0 1 2) and Σ = 5 [1 0 0] (0 1 3) in alloy Ni₃Al was carried out. The energy of grain boundaries (GBs) was calculated out by a method of construction of γ-surface by using Morse's empirical centralforce potentials. Researched GBs have four steady states: one is stable and three — metastable. These states of GBs differ by energy and atomic structure. It is shown that GBs in model of coincidence site lattice are unstable, the stabilization is achieved by additional displacement on some vector along plane of defect.     

Computer modeling of grain boundaries in Ni3Al

Computer simulation of symmetric tilt grain boundaries (GB) Σ=5 [1 0 0] (0 1 2) and Σ=5 [1 0 0] (0 1 3) in alloy Ni₃Al was carried out. The energy of GB was calculated out by a method of construction of γ-surface with using Morse's empirical central-force potentials. Investigations shown that GB have several steady states: one is stable and other – metastable. These states differ by energy and atomic structure GB. It is shown, that GB in model CSL are unstable, the stabilization is achieved by additional displacement on some vector along plane of defect. Directions and value of potential barriers of GB slippage are calculated.     

激光熔敷Cr3Si/Cr2Ni3Si复合材料涂层组织与耐磨性研究

以Cr-Si-Ni合金粉末为原料、利用激光熔敷技术在A3低碳钢表面上制得了以金属硅化物Cr₃Si为增强相,以Cr₂Ni₃Si复杂金属硅化物为基体的快速凝固Cr₃Si/Cr₂Ni₃Si复合材料冶金涂层,分析了该涂层的显微组织,并分别在干滑动磨损及二体磨料磨损条件下测试了该涂层的耐磨性能。研究结果表明,由于激光熔敷Cr₃Si/Cr₂Ni₃Si快速凝固复合材料涂层组织细小、均匀,在滑动磨损过程中不易与对偶件粘着、在磨料磨损过程中具有很高的抗切削抗剥落能力,因而在干滑动磨损及二体磨料磨损条件下涂层均具有优良的耐磨性能。     

Embedded atom method calculations of vibrational thermodynamic properties of ordered and disordered Ni3Al

Recent work had suggested that vibrational effects can play a significant role in determining alloy phase equilibria. In order to better understand these effects, we investigate the vibrational properties of disordered and ordered Ni₃Al using the embedded atom method and calculate vibrational thermodynamic quantities within the quasi-harmonic approximation. The vibrational entropy is found to be strongly dependent on volume. For fully relaxed structures the dependence on lattice decoration of the vibrational entropy is compared to that suggested by recent experimental results.     

Al2O3颗粒/耐热钢复合材料的制备及高温磨料磨损性能

氧化铝与耐热钢在高温下都具有优异的特殊性能,氧化铝硬度高、热稳定性好、耐热钢的抗氧化性与热强性高,因此氧化铝颗粒增强耐热钢基复合材料可望获得好的抗高温磨料磨损性能。在154~200 μm的氧化铝颗粒表面通过化学气相沉积技术获得Ni涂层后,通过在氧化铝颗粒中加入耐热钢颗粒的方法与负压铸渗技术,获得了氧化铝颗粒体积分数在18 %~52 %的氧化铝颗粒/耐热钢基复合材料,并考察了其在900℃的磨料磨损工况下的耐磨性。结果表明:所有复合材料的耐磨性均比耐热钢的好,耐磨性最好的复合材料是氧化铝颗粒体积分数为39 %的复合材料,其耐磨性是耐热钢的3.27倍。通过扫描电镜分析了复合材料的磨损机理及不同氧化铝颗粒体积分数复合材料的磨损行为。