高频感应加热结合高温自蔓延合成NiAl涂层性能研究.docx

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1、高频感应加热结合高温自蔓延合成NiAl涂层性能研究本文采用高频感应加热/自蔓延高温合成技术（HFIH/SHS）,在5CrNiMo钢表面制备了以Ni为过渡层的NiAl涂层,旨在提高压铸模的使用寿命。计算了合成NiAl的自由能和绝热温度并优化了NiAl涂层的制备工艺。分析了涂层微观组织结构和物相组成,研究了涂层形成机理以及连接界面的形成机理,通过铝合金溶液熔损实验研究了NiAl涂层耐铝合金溶液的熔损性能,摸清了扩散溶解层的组织结构及扩散溶解层厚度与时间的关系,分析了扩散溶解层的形成机理,最后从理论上对NiAl涂层和5CrNiMo钢的耐Al液的熔损性能进行了对比分析。本文主要结论有:（1）NiAl

2、的标准反应吉布斯自由能小于0,在298K⁷00K预热温度下,NiAl的绝热温度都是1912K,达到NiAl的熔点,涂层合成为非全液相合成。（2）在连接压力为30MPa、生坯压力为100MPa、感应加热模拟电流为250A、保温时间为60s、保压时间为120s的工艺下,可以获得致密的、结合好的NiAl涂层。（3）涂层表面除了少数孔洞外,表面光滑平整,结构致密,成分为单一相NiAl。涂层断面连接界面组织依次为:NiAl/Ni3Al/Ni/基体,界面压痕完整无裂纹,涂层与基体结合良好。NiAl的形成机理属于溶解-析出机制。涂层孔洞的形成原因主要是由物理机制所决定的。（4）NiA

3、l/Al液熔损界面扩散溶解层的形成机理符合溶解-析出机制,Ni₂Al₃为第一生成相,在一定时间内,NiAl/Al液熔损界面扩散溶解层结构为NiAl₃/Ni₂Al₃,随着熔损时间的增加,扩散溶解层结构为单相NiAl₃层,NiAl₃是在冷却过程中形成的。Ni₂Al₃厚度随时间的增长符合抛物线规律。理论上,NiAl涂层的耐Al液熔损性能比5CrNiMo钢基体好。