fapas制备以微晶ni_3al为中间层的金属基功能梯度材料

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1、第20卷第6期中国有色金属学报2010年6月Vol.20No.6TheChineseJournalofNonferrousMetalsJune2010文章编号：1004-0609(2010)06-1214-06FAPAS制备以微晶Ni3Al为中间层的金属基功能梯度材料陈少平，刘泽峰，张楠，薛鹏飞，孟庆森(太原理工大学材料科学与工程学院，太原030024)摘要：采用电场激活压力辅助燃烧合成工艺(FAPAS)制备(TiB2)pNi/Ni3Al/M功能梯度材料。研究电场作用下Ni3Al的原位燃烧合成及其与金属和复合材料层

2、(TiB2)pNi的同步扩散连接机理，探讨电场对Ni3Al与不同金属扩散连接界面结构和冶金特征的影响，并对梯度材料的界面微观组织、相组成和力学性能进行表征。结果表明：在外加电场和应力场的作用下，镍粉和铝粉发生剧烈反应生成细小致密的Ni3Al金属间化合物，产生的化学热有助于促进界面物质迁移，这是形成连接的关键；梯度材料的各层之间完全连接，抗热冲击性能良好，断面微观硬度呈梯度分布。关键词：功能梯度材料；复合材料；Ni3Al；扩散连接；电场激活中图分类号：TB331文献标志码：AFunctionallygradedmat

3、erialsbasedonmetallicsubstratewithmedialayeroffineNi3AlpreparedbyFAPASCHENShao-ping,LIUZe-feng,ZHANGNan,XUEPeng-fei,MENGQing-sen(CollegeofMaterialsScienceandTechnology,TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024,China)Abstract:Functionallygradedmaterials(FGMs)

4、of(TiB2)pNi/Ni3Al/metalswerepreparedbyfield-activatedandpressure-assistedsynthesisprocess(FAPAS).Thein-situsynthesisofNi3Alanditsbondingwithmetallicsubstrateandcompositesof(TiB2)pNirespectivelywereinvestigatedundertheactionofelectricfield,andtheeffectoftheelec

5、tricfieldontheinterfacebetweenNi3Alanddifferentmetalswasfurtherdiscussed.Themicrostructure,phasecompositionoftheinterfacesandmechanicalpropertiesofFGMswerecharacterized.Theresultsshowthat,undertheactionoftheelectricfieldandpressure,theNipowderreactswithAlpowde

6、r,thusfineandcompactproductofNi3Alforms.Theheatproducedbythereactionisoneofthekeyfactorsofbondingthatpromotesthediffusionofatomsacrosstheinterface.TheFGMshaveexcellentthermalshockresistanceandgradientdistributioninmicro-hardnessacrossthesectionduetothemetallur

7、gicalbondingbetweenthelayersduringFAPASprocess.Keywords:functionallygradedmaterials(FGMs);composite;Ni3Al;diffusionbonding;fieldactivation功能梯度材料作为一种新型复合材料，因其组织、熔敷、自蔓延高温合成和放电等离子烧结等，这些工成分和结构在几何空间上可以自由变化，从而在特殊艺多用于合成耐高温和耐磨损的复合材料，或者在基[1−5]的服役环境下表现出比普通均质材料更为优异的性体材料上

8、通过薄膜附着进行简单的表面改性。其能，有望在航空航天、光学、电子、医学和生物工程中，在外加电场和压力辅助作用下的高熔点材料的合等领域得到广泛应用。目前用于制备功能梯度材料的成技术，以放电等离子烧结(SPS)为典型代表，具有高工艺已有多种，如气相沉积、涂敷、粉末冶金、激光效、节能、环保、生成物组织致密、组织结构可自由基金项目：国家自然科学基金资助项目(5097