SiC-Ni-Al界面固相反應(yīng)的研究.pdf

1、SiC/金屬界面固相反應(yīng)是SiC在高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、金屬基復(fù)合材料等領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的一個關(guān)鍵性問題。本研究針對SiC/Ni-Al(NiAl、Ni3Al)平面界面偶，較全面深入地研究了SiC/Ni-Al界面固相反應(yīng)過程。研究成果有助于今后在此基礎(chǔ)上探討有效抑制SiC/Ni-Al界面固相反應(yīng)，改善SiC/Ni-Al界面結(jié)構(gòu)和性能的方法，為SiC增強(qiáng)Ni-Al基復(fù)合材料及SiC/Ni-Al基合金高溫復(fù)合構(gòu)件的研究開發(fā)奠定基礎(chǔ)。 對SiC/Ni

2、-Al平面界面偶進(jìn)行：1000-1100℃，5-15h的等溫處理，采用掃描電子顯微鏡(SEM)、電子能譜儀(EDS)、X射線衍射儀(XRD)等分析研究了SiC/Ni-Al界面固相反應(yīng)區(qū)的成分分布、相組成及顯微結(jié)構(gòu)特征，以及熱處理溫度、時間的影響。討論了SiC/Ni3Al界面固相反應(yīng)熱力學(xué)，建立了SiC/Ni3Al界面固相反應(yīng)動力學(xué)方程，討論反應(yīng)的微觀機(jī)制。 經(jīng)1000℃×5h熱處理后，SiC/Ni3Al界面固相反應(yīng)區(qū)厚度為16μ

3、m，由Ni5.4AlSi2、C、和Ni2Si構(gòu)成；而經(jīng)1100℃×5h熱處理后的SiC/Ni3Al界面固相反應(yīng)產(chǎn)物為Ni5.4AlSi2、C、和NiAl。反應(yīng)區(qū)由形貌完全不同的兩個亞層構(gòu)成：靠近SiC/反應(yīng)區(qū)界面的亞層主要由Ni5.4 AlSi2構(gòu)成，細(xì)片狀或顆粒狀的石墨態(tài)C隨機(jī)地分布其中，厚度為37.8μm,稱為隨機(jī)C沉積區(qū)(random carbon precipitation zone，R-CPZ);而靠近Ni3Al/反應(yīng)區(qū)界面的

4、亞層主要由Ni5.4AlSi2及NiAl構(gòu)成，不含有石墨態(tài)C，反應(yīng)區(qū)致密、明亮，厚度為23.7μm，稱為無C沉積區(qū)(carbon precipitation free zone，C-PFZ)。對反應(yīng)產(chǎn)物的形成進(jìn)行了熱力學(xué)計算分析，并建立了SiC/Ni3AI界面固相反應(yīng)模型。SiC/Ni3Al界面固相反應(yīng)遵守拋物線型的反應(yīng)動力學(xué)機(jī)制，為一個擴(kuò)散控制的反應(yīng)過程。反應(yīng)動力學(xué)方程為： K=1.9×10-3exp(-213×103/RT)