有序金属间化合物镍铝合金PDF电子书下载

第1章　电子结构与成键特征 1

1.1 成键特征 2

1.1.1 计算方法 2

1.1.2 成键特征分析 2

1.2　微观参数H 3

1.3　键密度 4

1.3.1　键密度与硬度 4

1.3.2　键密度与杨氏模量 5

1.4　键组成确定 5

1.5　化学计量比及合金元素对Ni-Al合金电子密度的影响 8

1.5.1　试样制备 8

1.5.3　实验结果与讨论 9

1.5.2　实验方法 9

1.6　结语 13

参考文献 13

第2章　晶体结构与缺陷 15

2.1　晶体结构 15

2.2　晶体缺陷 16

2.2.1　点缺陷 16

2.2.2　线缺陷 19

2.2.3　面缺陷 21

2.3　结语 28

参考文献 28

第3章　相图与相变 30

3.1 Ni-Al二元相图 30

3.2　马氏体相变 31

3.3　等温相变 35

3.4　共晶反应 35

3.5　沉淀析出 39

3.5.1 NiAl-Cr-Mo-Hf系 39

3.5.2　NiAl-Fe系 46

3.6　亚稳相分解 49

3.6.1　β-NiAl亚稳相 49

3.6.2　类非晶NiAl合金的无序—有序转变 50

3.6.3　无序NiAl（Cr）合金的相分解 53

3.6.4　过饱和固溶体分解 55

3.7　结语 56

参考文献 56

第4章 NiAl的合金化 58

4.1　NiAl合金化研究进展 59

4.1.1　合金元素对NiAl基合金组织的影响 59

4.1.2　合金化对室温塑性的影响 61

4.1.3　合金化对室温韧性的影响 63

4.1.4　合金化引起的相关缺陷 64

4.1.5　合金化对固溶硬化率的影响 65

4.1.6　合金化对蠕变强度的影响 65

4.1.7　结语 66

4.2　Ag对NiAl合金显微组织、力学性能和电学性能的影响 66

4.2.1　实验材料和方法 67

4.2.2　实验结果和分析 67

4.3 稀土元素Y、Ce和Nd对共晶合金NiAl-28Cr-5.5Mo-0.5Hf组织和力学性能的影响 73

4.2.3　结语 73

4.3.1　实验方法 74

4.3.2　稀土元素对NiAl-28Cr-5.5Mo-0.5Hf共晶合金组织和力学性能的影响 75

4.3.3　稀土元素在NiAl基合金中的作用机理 82

4.3.4　NiAl-28Cr-5.5Mo-0.5Hf（0.05Y、0.05Nd）合金高温流变行为 86

4.3.5　结语 89

4.4　P对NiAl合金组织和性能的影响 90

4.4.1　实验方法 90

4.4.2　结果和讨论 91

4.4.3　结语 95

4.4.4　P对NiAl超塑性变形的影响 95

4.5　Hf对NiAl共晶合金组织结构和力学性能的影响 95

4.5.1 Hf对NiAl-9Mo的影响 96

4.5.2　Hf对NiAl-28Cr-6Mo合金组织和力学性能的影响 104

4.6　Zr对铸造NiAl-Cr共晶合金组织和性能的影响 114

4.6.1　实验方法 114

4.6.2　合金的组织结构与力学性能 115

4.6.3　结语 120

4.7　其它元素的影响 120

4.8　结语 121

参考文献 121

第5章　物理性能 125

5.1 密度 125

5.2　热性能 126

5.2.1　生成热 126

5.2.2　熔点 127

5.2.3　热导率 128

5.2.4　热膨胀系数 129

5.2.5　比热容 130

5.2.6　热扩散系数 131

5.3　弹性性能 131

5.3.1　杨氏模量 132

5.3.2　切变模量G 133

5.3.3　泊松比v 134

5.4　磁性、电性和光学性能 134

5.5　结语 136

参考文献 136

第6章　化学性能 137

6.1　二元Ni-Al合金的氧化 138

6.2　等原子比NiAl的氧化 139

6.2.1　等原子比NiAl化合物的氧化动力学 139

6.2.2　氧化膜的结构与形貌 139

6.2.3　化学计量比的影响 143

6.2.4　活性元素的影响 143

6.2.5　合金元素的影响 144

6.2.6　晶界氧化 144

6.3　NiAl-Fe合金的短期（100h）氧化 144

6.3.1　氧化动力学 145

6.3.2　氧化膜的结构与形貌 145

6.4.2　氧化动力学 147

6.4.1　合金的相组成 147

6.4.3　氧化产物 147

6.4　NiAl-Fe合金的长期（500h）氧化 147

6.3.3　结语 147

6.4.4　分析与结语 148

6.5　NiAl-TiC合金的氧化 149

6.5.1　氧化动力学 150

6.5.2　氧化膜的结构与形貌 150

6.5.3　分析与结语 152

6.6　NiAl-Cr-Zr合金的氧化 152

6.6.1　氧化动力学 152

6.6.2　表面氧化膜的结构和形貌 154

6.6.3　分析与结语 154

6.7.2　表面氧化膜的结构和形貌 155

6.7.1　氧化动力学 155

6.7　NiAl-Cr（Mo）-Hf合金的氧化 155

6.7.3　分析与结语 156

6.8　稀土元素对NiAl-28Cr-5.5Mo-0.5Hf共晶合金氧化性能的影响 157

6.8.1　不同稀土含量合金的氧化动力学、氧化膜的结构与形貌 157

6.8.2　稀土元素改善合金氧化性能机理的分析 160

6.8.3　小结 162

6.9　NiAl合金的熔盐热腐蚀 162

6.10　NiAl-30Fe合金的热腐蚀 164

6.10.1　腐蚀动力学 164

6.10.2　热腐蚀产物的相组成 165

6.10.3　热腐蚀产物的元素面分布 166

6.10.4　结语 167

6.11.2　热腐蚀产物的相组成 168

6.11　NiAl-20Fe合金的热腐蚀 168

6.11.1　热腐蚀动力学 168

6.11.3　热腐蚀产物的形貌 169

6.11.4　热腐蚀机理 169

6.11.5　结语 169

6.12　NiAl-20Fe的渗铝涂层 170

6.12.1　热腐蚀动力学 170

6.12.2　腐蚀产物 171

6.12.3　热腐蚀机理 171

6.12.4　结语 172

6.13　NiAl-TiC的微晶NiAl涂层 172

6.13.1　实验方法与微晶涂层 172

6.13.3　循环氧化 173

6.13.2　恒温氧化 173

6.13.4　分析与结语 174

6.13.5　结论 175

6.14　NiAl微晶涂层对两种NiAl基共晶合金高温氧化性能的影响 175

6.14.1　实验方法 175

6.14.2　实验结果 176

6.14.3　结果分析 182

6.14.4　结论 182

6.15　结语 183

参考文献 183

第7章　形变与断裂 185

7.1　位错与滑移 185

7.2.1　单晶体的应力-应变曲线 187

7.2　应力-应变曲线 187

7.2.2　NiAl-Cr（Mo）-TiC多晶合金的应力-应变曲线 190

7.2.3　纳米复合材料的应力-应变曲线 193

7.3　屈服行为 195

7.3.1　单晶NiAl的屈服行为 195

7.3.2　多晶NiAl的屈服行为 198

7.3.3　多相NiAl合金的屈服行为 200

7.4　塑性、韧性与断裂 203

7.4.1 NiAl单晶的塑性、韧性与脆性断裂 203

7.4.2　NiAl多晶的塑性、韧性与脆性断裂 206

7.4.3　内生颗粒增强NiAl合金的韧性、断裂与韧化机理 207

7.4.4　定向凝固NiAl-33.5Cr-0.5Zr合金的韧性和断裂行为 209

7.4.5　多相NiAl合金的脆性与韧脆转变 211

7.5　结语 228

参考文献 229

第8章　超塑性变形行为及其机理 231

8.1　金属间化合物超塑性研究现状 232

8.1.1　镍铝金属间化合物 232

8.1.2　钛铝金属间化合物 233

8.1.3　铁铝金属间化合物 234

8.1.4　硅化物及其合金的超塑性 234

8.1.5　其它金属间化合物的超塑性 235

8.2　NiAl金属间化合物超塑性行为的分类 235

8.3　铸造热挤压NiAl的超塑性及其变形机制 235

8.3.1　试样制备和拉伸试验 235

8.3.3　真应力-真应变行为 236

8.3.2　拉伸延伸率 236

8.3.4　应变速率敏感指数 237

8.3.5　变形激活能 237

8.3.6　显微组织演变 238

8.3.7　位错结构和亚晶界 238

8.3.8　超塑性变形机理 239

8.3.9　结语 240

8.4　铸造热挤压NiAl-25Cr合金的超塑性及其变形机制 240

8.4.1　实验材料与方法 240

8.4.2　合金的显微组织 241

8.4.3　真应力-真应变曲线 242

8.4.4　应变速率敏感指数 242

8.4.5　超塑性变形后的宏观形貌 242

8.4.6　延伸率与应变速率和温度的关系 243

8.4.7　变形激活能 244

8.4.8　超塑性变形机制 245

8.4.9　超塑性变形与孔洞行为 248

8.4.10　结语 250

8.5　铸造热挤压NiAl-20Fe-Y、Ce合金的超塑性变形及机理 250

8.5.1　实验材料与方法 251

8.5.2　真应力-真应变曲线 251

8.5.3　超塑性变形的断裂延伸率 252

8.5.4　应变速率敏感指数 253

8.5.5　超塑变形的表观激活能 254

8.5.6　超塑性变形机理 254

8.5.7　断裂方式 258

8.5.8　结语 259

8.6.2　超塑性变形的力学行为 260

8.6.1　实验材料与方法 260

8.6　铸造热挤压NiAl-30Fe-Y合金的超塑性变形及机理 260

8.6.3　超塑性变形的组织特征及变形机理 263

8.6.4　断裂方式 265

8.6.5　结语 266

8.7　铸造热挤压NiAl-9Mo共晶合金的超塑性行为及机理 266

8.7.1　实验材料与方法 267

8.7.2　断裂延伸率及最大流变应力 267

8.7.3　延伸率与应变速率敏感指数m和变形激活能 268

8.7.4　真应力-真应变曲线 269

8.7.5　显微组织演变 269

8.7.6　拉伸断口 270

8.7.7　NiAl-9Mo合金的超塑性变形机制 270

8.8.1　实验材料与方法 276

8.7.8　结语 276

8.8　铸造热挤压NiAl-P合金的超塑性行为 276

8.8.2　真应力-真应变曲线 277

8.8.3　合金变形的本构方程 278

8.8.4　合金变形过程中的微观组织演变 278

8.8.5　结语 281

8.9　定向凝固NiAl-Fe-Nb合金的超塑性行为 281

8.9.1　实验材料与方法 281

8.9.2　合金的显微组织 282

8.9.3　真应力-真应变曲线 282

8.9.4　延伸率和应变速率敏感指数 283

8.9.5　超塑性变形机制 284

8.10.1　实验材料与方法 285

8.9.6　结语 285

8.10　定向凝固NiAl-Cr合金的超塑性变形及其机制 285

8.10.2　合金的显微组织 286

8.10.3　真应力-真应变曲线 287

8.10.4　超塑性变形的拉伸延伸率 287

8.10.5　超塑性变形的表观激活能和应变速率敏感指数 288

8.10.6　超塑性变形的组织演化和机理 289

8.10.7　结语 293

8.11 定向凝固NiAl-Mo-Hf合金的超塑性变形及机制 294

8.11.1　实验材料与方法 294

8.11.2　超塑性变形的力学行为 294

8.11.3　超塑性变形的显微组织及变形机理 296

8.12　结语 298

8.11.4　结语 298

参考文献 299

第9章　蠕变与疲劳 302

9.1　蠕变现象与蠕变理论简介 303

9.1.1　蠕变现象 303

9.1.2　蠕变理论 303

9.2　二元NiAl的蠕变行为与蠕变机制 305

9.2.1　二元NiAl的蠕变特点 305

9.2.2　NiAl的蠕变机制 306

9.3　共晶合金NiAl-9Mo的蠕变行为 307

9.3.1　实验材料与方法 308

9.3.2　共晶合金NiAl-9Mo的蠕变行为 308

9.3.3　共晶合金NiAl-9Mo蠕变机理的分析 313

9.4　NiAl-Cr（Mo）-Hf共晶合金的高温拉伸蠕变 319

9.4.1　实验材料与方法 319

9.3.4　结语 319

9.4.2　显微组织 320

9.4.3　定向凝固NiAl-28Cr-5.8Mo-0.2Hf合金的高温蠕变 320

9.4.4　定向凝固NiAl-Cr（Mo）-0.5Hf合金的高温蠕变 326

9.4.5　NiAl-28Cr-5.5Mo-0.5Hf-0.02wt％P合金的蠕变性能 329

9.4.6　定向凝固NiAl-28Cr-5Mo-1Hf合金的高温蠕变 335

9.4.7　等轴晶NiAl-28Cr-5Mo-1Hf合金的蠕变性能 338

9.5　NiAl-Cr（Zr）共晶合金的高温蠕变 340

9.5.1　实验材料与方法 340

9.5.2　显微组织 340

9.5.4　蠕变机制 341

9.5.3　蠕变曲线 341

9.5.5　加速蠕变与蠕变断裂 343

9.5.6　结语 345

9.6　定向凝固NiAl-Fe（Nb）合金的蠕变行为 345

9.6.1　蠕变曲线 345

9.6.2　减速蠕变 346

9.6.3　稳态蠕变机制 347

9.6.4　加速蠕变与蠕变断裂 350

9.6.5　结语 352

9.7　改善NiAl合金蠕变强度的途径 352

9.7.1　固溶强化与沉淀强化 352

9.7.2　定向凝固、弥散强化与复合材料强化 353

9.8.1　疲劳裂纹萌生及扩展机理 354

9.8　疲劳行为的一般机理与描述 354

9.8.2　疲劳寿命及裂纹扩展的描述 356

9.9　NiAl及其合金的机械疲劳行为 357

9.9.1　NiAl及其合金的疲劳损伤起源 357

9.9.2　NiAl及其合金低周疲劳中的循环应力响应 357

9.9.3　NiAl及其合金的高、低周疲劳寿命 358

9.9.4　NiAl及其合金的疲劳裂纹扩展 359

9.10　NiAl基复合材料的热疲劳行为 362

参考文献 365

第10章 NiAl单晶合金 370

10.1 高Fe含量的NiAl单晶合金 370

10.1.1　组织结构 371

10.1.3　高温拉伸性能 373

10.1.2　室温拉伸性能 373

10.1.4　结语 374

10.2　高温高强NiAl单晶合金 374

10.2.1 高温高强NiAl单晶合金的性能特点 375

10.2.2　高温高强NiAl单晶合金的组织 375

10.2.3　高温高强NiAl单晶合金的蠕变性能与持久强度 376

10.2.4　高温高强NiAl单晶的疲劳行为 379

10.2.5　高温高强NiAl单晶合金的抗冲击性能 380

10.2.6　高温高强NiAl单晶合金零件制备与应用 381

10.2.7　结语 382

参考文献 382

第11章 内生颗粒增强NiAl基复合材料 383

11.1.1　NiAl-TiC和NiAl-TiB2复合材料的微观组织结构 384

11.1 内生颗粒增强NiAl基复合材料的组织结构 384

11.1.2　NiAl/Cr（Mo）-TiC复合材料的微观组织结构 389

11.1.3　NiAl-Al2O3-TiC复合材料的微观组织 394

11.1.4　NiAl-Ni2AlTi-TiC复合材料的组织结构 396

11.1.5　（NiAl-30Fe）-TiC复合材料的组织 398

11.2　内生颗粒增强NiAl基复合材料的界面精细结构 400

11.2.1　NiAl/TiB2界面 400

11.2.2　NiAl/TiC界面 404

11.3 内生颗粒增强NiAl基复合材料的力学性能及强韧化机制 411

11.3.1　NiAl-TiC和NiAl-TiB2的力学性能 411

11.3.2　NiAl/Cr（Mo）-TiC的力学性能 418

11.3.3　NiAl-Al203-TiC的力学性能 419

11.3.4　（NiAl-Ni2AlTi）-（0,20）vol.％TiC的力学性能 420

11.3.5　NiAl-30Fe-（0,20）vol.％TiC的力学性能 423

11.4　结语 425

参考文献 426

第12章 NiAl共晶合金 429

12.1　等轴晶NiAl-Cr（Mo）-Hf共晶合金 432

12.1.1　NiAl-28Cr-5.8Mo-0.2Hf 432

12.1.2　NiAl-28Cr-5Mo-1Hf 436

12.1.3　JJ-3合金的主要性能 440

12.2　等轴晶NiAl-33.5Cr-0.5Zr共晶合金 444

12.2.1　显微组织 444

12.2.2　高温压缩性能 447

12.2.3　高温拉伸蠕变行为 449

12.2.4　结语 449

12.3.1　NiAl-30Fe-Y 450

12.3　NiAl-Fe-Y和NiAl-Fe-Nb共晶合金 450

12.3.2　NiAl-27Fe-3Nb 453

12.4　等轴晶NiAl-Mo-Nb共晶合金 459

12.4.1　显微组织 460

12.4.2　断裂韧性与裂纹扩展 461

12.4.3　压缩性能 461

12.5　柱状晶NiAl-Cr（Mo）-Hf共晶合金 464

12.5.1　NiAl-28Cr-5.5Mo-0.5Hf 465

12.5.2　NiAl-28Cr-5.8Mo-0.2Hf 485

12.5.3　抽拉速率对定向凝固NiAl-Cr（Mo,Hf）合金组织及力学性能的影响 489

参考文献 494

第13章　纳米晶NiAl及其纳米复合材料 496

13.1.1　纳米晶NiAl合金的机械合金化合成 498

13.1　纳米晶NiAl的制备、力学性能和热稳定性 498

13.1.2　纳米晶NiAl块体材料的制备 499

13.1.3　纳米晶NiAl合金的压缩性能 500

13.1.4　纳米晶NiAl的热稳定性 502

13.2　纳米晶NiAl合金的制备和力学性能 508

13.2.1 合金元素对NiAl合金机械合金化和终产物的影响 508

13.2.2　纳米晶NiAl合金块体材料的制备 519

13.2.3　NiAl合金纳米块体材料的组织与性能 519

13.3　NiAl纳米复合材料 529

13.3.1　NiAl-TiC复合材料 529

13.3.2　NiAl-HfC复合材料 534

13.3.3　NiAl-HfB2复合材料 545

13.4.1　NiAl（Co）-TiC纳米复合材料的制备 548

13.4　NiAl（Co）-TiC纳米复合材料 548

13.4.2　NiAl（Co）-TiC纳米复合材料的力学性能 550

13.4.3　NiAl（Co）-TiC纳米复合材料的应力-应变行为 551

13.5　结语 553

参考文献 554

第14章 NiAl合金的制备 557

14.1　燃烧合成法 557

14.1.1　反应机制及影响燃烧合成的因素 558

14.1.2　燃烧合成热力学和动力学 558

14.1.3　几种燃烧合成法 560

14.2.2　真空感应熔炼制备NiAl合金多晶材料 587

14.2.3　定向凝固技术制备NiAl合金单晶 587

14.2.1　非自耗真空电弧炉制备NiAl合金钮扣锭 587

14.2　熔铸法 587

14.2.4　定向凝固技术制备定向凝固NiAl合金 591

14.3　机械合金化法 595

14.3.1　机械合金化的工艺及合金化机理 595

14.3.2　NiAl合金的机械合金化合成 596

14.4　粉末冶金 598

14.5　热压和热挤压法 599

14.5.1　热压法 599

14.5.2　热挤压法 600

14.6　其它制备方法 601

14.6.1　扩散结合法 601

14.6.2　粉末注射成型法 602

14.6.3　压铸法 602

14.6.5　喷射雾化沉积法 603

14.6.4　快速凝固技术 603

14.6.6　微结构韧化法 604

14.7　结语 605

参考文献 605

第15章 NiAl合金的应用 609

15.1 作为高温结构材料用作先进航空发动机的关键零件 609

15.1.1　用作先进航空发动机的涡轮导向叶片 610

15.1.2　用作先进航空发动机的涡轮动叶片 612

15.2　用作高温合金的抗氧化、腐蚀涂层 617

15.3　其它方面的应用 620

15.3.1　制作半导体元件连接薄膜 620

15.3.2　用作电接触材料 620

15.4　结语 621

参考文献 621

15.3.3　表面催化 621

15.3.5　高温形状记忆合金 621

15.3.4　核工业 621

附录　作者历年发表的学术论文题录 623

附录索引 625

附录1 按出版物种类 631

附录2 按作者顺序 698

附录3 按所研究的材料 700

附录4 按学科 702

附录5 按发表时间 704

附录6 初步检索统计 707