材料表面综述

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1、综述：过渡金屈铝化物的热喷涂N.Cinca*,J.M.Guilemany资料来源：金属间化合物，24卷，2012摘要:本文概述了在过去的儿十年间材料科学领域所做的科学努力，理解，评价并提高了通过热喷涂技术制备的以过渡金属铁，鎳和钛为基的铝化物涂层的性能。这些材料由于其良好的特性和优异的耐恶劣环境能力引起了人们极人的兴趣；其至已经报道他们有朝一I」会成为高温合金很好的替换材料。然而，室温塑性差，限制了他们的作为大宗材料的制造和商业化。得益于加工方法和冶金研究的平行改进，部分缺点将出现成果。一个令人关注的替代选择是制造一个具有良好承载能力、达到服役机械要求并覆盖有抵挡气氛条件的保护涂层材料

2、组件。热喷涂方法已被证明能非常有效地达到这些冃的；这篇综述从涂层结构与性能关系的角度展示了目前关于上述提到的铝化物的研究。1.总论以金加间化合物为基的材料已经在许多的应用中被开发，不只其机械性能,也包括化学、磁学、光学和半导体。最初的参考文献可追溯到上个世纪初，但由青木和泉在1980年做的实验［1］成为了转折点，实验发现，在Ni3Al添加少量的硼可显著改善其差的延展性。金属间化合物的特性和他们与传统合金的比较可以在别处找到［2〜6］。—个盂要特别关注的方面是与低延展性和/或断裂韧性相关的问题，因为它限制了这些合金的结构性应用［7,8］。围绕铝化物人们产生了特殊的兴趣，因为它们含冇足够数

3、量的铝会在恶性工况下形成具有保护性的铝的氧化膜。他们有相对较低的密度、高的熔点、良好的热导率和优良的高温强度；许多金属间化合物也显示出丿出:服强度界常，那就是其强度随温度升髙增加而不是下降［4］。结果，人们对这些金属间化合物进行了在更高温度下结构性应用的详细研究。已冇很多非常不错的关于人部分过渡族金属铝化物特性和应用的综述问壯［9・18］,既然这些能够咨询到，这些便不再是本文的探讨范围。表1列出了主要的铁、镰、钛的铝化物与它们相应的特性。值得注意的是它们相对较低的密度和人部分的铝化物他们临界使用温度与其熔化温度相差无几。表1.金属间化合物的一般特性IntermetallicCritic

4、alorderingtemperature(°C)Melting(°0pointDensity(g/cm1)Young*s(GPa)modulusNU1139013907.50179NiAl164016405.86294FeAl54015406.721417601540--FeAl125012505.56261TiaAl110016004.2145TiAl146014603.91176TiAL135013503.4冇关加工方法，熔炼仍然是用來获得各种铸造、锻造和粉末冶金产品的主要加工技术。然而，在熔炼过程屮出现的问题则必须被考虑［4,9,10］:•与铝相比过渡金属傑、恢、钛具有相当大的

5、熔点差异。•金属间化合物富含人量的铝。•与放热白然形成金属间化仑物相关的安全问题。山于湿度控制或者熔化划蝎周围的水分造成的氢的孔隙率,某种程度上这可以被真空熔炼所克服。鉴于金属间化合物的制备常规技术所遇到的这些怵I难，粉末冶金和固结己成为一个有前途的发展路线。不同过渡金属铝化物的主要加工方法列表由Feest等人进行了报告［19］«例如机械合金化，最初被开发是用来生产氧化物弥散强化合金，冃前止被考虑作为一种新的方法来获得具有独特微观结构和性能的材料°材料生产可以发生在室温条件下，却具有高温合成的优势,特别是对于金属间化合物的合成化合物。机械合金化（MA）也可以缓解金属间化合物（IMCs）

6、延性较低的问题［绚［21］。新的合金成分和技术改进可能赋予铁，银,钛的铝化物在高温应用上与高温合金竞争的机会，因为高温合金只能用于其熔点温度的75%。然而，想要进一步追求温度效率，其他合金共化物必须进行测验。从这个角度來看,觇铝化物由于其较高的熔融温度也已被研究；他们有比上述铝化物拥有更加复杂的品体结构，从而他们在常温下非常脆。这意味着，室温下的延展性或韧性的改善需要将它们作为结构材料使川［22,23］。虽然锯合金的冶金学开始于90年代初期，然而从來没有一个商业上可行的抗氧化觇合金问世。从1970年初开始，与导弹防御系统相关技术得到不断发展，然而,所冇的高强度，高温锐合金想要制成正常轧

7、机产品（片，棒，板）冇很大困难，这大大限制了觇合金的使用［24］。1.对FeALNiAl和TiAlM涂层的高温要求抗氧化的平衡高温强度仍是尝试开发高温应川新材料要遇到的问题之一。许多工程上通用材料的性能，例如拉伸蠕变和疲劳强度通常优化为最大负荷承载能力，减少了对环境抵抗能力的重视。虽然较高的合金铝含量会提高高温氧化抗性，但保持在6%以下水平会获得最人的抗蠕变强度。在温度高于1125°C时拥有低蠕变率的通用铝化物（当前银基高温合金的限制温度）在低