熔融Ni-(Cr,W)合金與Al2O3陶瓷的潤濕性研究.pdf

1、Ni基合金具有較高的熱強性和耐蝕性,主要用于制造航天、醫(yī)療等領(lǐng)域的重要零件。Al2O3具有良好的熱傳導(dǎo)性,抗熱震性以及抗氧化性,常用作一種結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用在高溫環(huán)境中,也用作金屬基復(fù)合材料的增強材料。其中熔融Ni基合金與Al2O3的潤濕性在很大程度上決定了金屬基復(fù)合材料的綜合性能。
　　通過改良靜滴法觀察了1773-1873 K溫度下熔融Ni-(Cr, W)合金在單晶與多晶Al2O3基板上的潤濕行為,采用X射線衍射儀、環(huán)境掃描電鏡、掃

2、描電鏡及三維光學(xué)顯微鏡等測試手段對Ni基合金/Al2O3界面及Al2O3基板表面進行微觀形貌的觀察和成分分析。研究了實驗溫度、合金元素、基板晶型及保護氣氛對體系潤濕行為及界面反應(yīng)的影響,并對界面反應(yīng)進行熱力學(xué)分析。
　　熔融Ni與多晶Al2O3的潤濕性是研究熔融Ni基合金/Al2O3體系潤濕性的基礎(chǔ)。觀察了1773-1873 K溫度下保護氣氛為Ar+3％H2時Ni在多晶Al2O3基板上的潤濕行為,發(fā)現(xiàn)熔融Ni在多晶 Al2O3基板

3、上的初始接觸角經(jīng)過了快速下降和緩慢下降兩個階段最終達到平衡。根據(jù)熱力學(xué)計算及檢測結(jié)果可知熔融 Ni與Al2O3基板的界面反應(yīng)產(chǎn)物為NiO、NiAl2O4、Al2O以及Ni-Al金屬間化合物。隨著溫度的升高,熔融Ni的初始接觸角以及平衡接觸角均有減小的趨勢,且達到平衡的時間有縮短的趨勢;隨著溫度的升高,反應(yīng)越劇烈,生成產(chǎn)物的量越多。
　　通過向純Ni中添加合金元素Cr,分析Cr對Ni-Cr/多晶Al2O3體系潤濕性的影響。加入5%-

4、10%Cr時,初始接觸角和平衡接觸角均有所下降,接觸角的下降速率提高。Cr的添加有利于界面反應(yīng)的發(fā)生,增強界面結(jié)合,改善體系的潤濕性。
　　觀察分析1823-1873 K時熔融Ni-10%W合金在單晶Al2O3基板上的潤濕行為,由于單晶表面具有各向異性,使得液滴在兩個方向上的接觸角差異較大,在不同方向上具有不同的潤濕性,表明體系的潤濕性受到晶面取向的影響。隨著溫度的升高,各向異性的作用更加顯著。與多晶 Al2O3基板進行比較,分析