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正文:
电脉冲辅助塑性成形NiAI合金高温抗氧化性能表征及控制
高温抗氧化性能是制约材料是否能够在高温下服役的一个重要因素。单
相B - NiAl94具有良好的高温抗氧化性能,可以作为某些高温结构件的抗
氧化涂层。但对于一般的NiAl合金,其抗氧化性能并不理想。平均晶粒尺
寸较大的NiAl材料较弱的抗氧化性主要表现在以下两方面:一是氧化膜附
着力较低;二是会生成保护性较差的氧化物,如Ni0。这严重损害了材料的
抗氧化性能,使氧化膜易于开裂、剥落并可能发生严重的内氧化。因此,
提高NiAl的高温抗氧化性能已成为目前亟待解决的问题。
良好的粘附性是氧化膜实现防护效果的必要条件。通常,氧化膜粘附
力的降低是由氧化膜/基体界面上的空洞和氧化膜中的内应力所造成的。
空洞的形成是NiAl基合金氧化过程中的一种常见现象。氧化过程中,氧化
膜/基体界面上的Al向外扩散并与氧化合生成氧化物,界面附近Al的消耗
使得此处Ni的浓度升高。在浓度差的作用下,富余的Ni会向基体内扩散。N
i和Al的共同消耗造成氧化膜和基体的分离,形成空位。随空位的增多和增
殖,最终在氧化膜/基体界面处形成空洞。空洞的存在不会影响随后的氧
化动力学过程,但会大大减少氧化膜和基体的接触,使氧化膜的粘附力降
低。许多学者认为,界面空洞是影响氧化膜粘附性的一个决定性因素。
内应力也是影响氧化膜粘附性的一个重要因素。在氧化过程中,氧化
膜中存在热应力、生长应力和相变应力等几种内应力。热应力盯7是冷却过
程中由氧化膜和基体热膨胀系数的差异所引起的;生长应力盯6,晶界是氧
化过程中主要的物质扩散通道,氧化物将首先在晶界处生成,从而在氧化
膜中产生压应力;相变应力盯9,是由氧化膜中的相变所引起的。因此,氧
化膜中的总应力可表达为
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