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Nb2O5与Al体系涂层的研究现状

时间:2021-02-02 20:59:38  来源:  作者:

王德庆等人在原位反应制备颗粒增强铝基复合材料的研究中,利用差分扫描热分析研究了A1-Nb2O5体系原位反应过程。将20wt%Nb2O5Al粉末在振动式旋转混合机上混合6h,然后在100MPa压力下冷挤压成φ10mm×5mm的试样,利用X射线衍射分析其在氩气保护下反应过程中的相变,发现当温度到达650时,Nb2O5的衍射峰开始变弱;随着温度进一步升高而逐渐减小。当温度升高到850℃时,所有的Nb2O5的衍射峰全部消失,出现了NbAl3Al2O3的衍射峰。NbAl3Al2O3的量随温度的升高而增加,但在950℃以后,NbAl3Al203的量基本不变。这说明Nb的还原和NbAl3金属间化合物的形成反应发生在Al的熔点以下,在939℃完成。在低温下,试样的局部发生少量的原位反应;整个试样内部同时发生原位反应是在939℃放热峰所覆盖的温度区间。

SeottlM.Maurer等人在氧化硅担载的Nb2O5/Al203的酸性的研究中,用乙氧化s-丁氧化铝的己烷溶液湿浸渍Davjson952氧化硅(BET表面积-300m2/g)制得二氧化硅担载的Nb2Os/Al203样品,在流动He3L/h)中以10K/min速度加热到1273K进行高温处理,用XRD检测有AINbO4生成。有关文献报道含有50mol%氧化Nb2O5/Al203混合氧化物,在生成化学计量的AINbO4后所有酸位均消失。

杨志波等人通过DSCXRD以及相关热力学计算分析了Ti-Al-Nb205体系的热压反应过程。结果表明,在700℃时随着Al的熔化Al3Ti作为初生相出现,此时Nb205Al的置换反应还尚未开始进;当温度升至900℃时,TiAl相作为主相已经稳定存在,并且AlNb2O5的反应也在进行中,置换生成的A2O3作为增强相以颗粒的形态存在于材料中;温度继续升高,在1100℃初生相Al3Ti与过剩的Ti进一步反应形成稳定的TiAlTisAl相存在材料中;在1100℃下经过1h热压烧结,AlNb2O5的反应也已经进行彻底。故1100℃为Ti-Al-Nb2O5体系反应的最佳温度,在较短的时间内通过原位反应合成了Al2O3增强的TiAl复合材料。AlNb2O5的置换反应主要集中在900~1100℃温度区间,且反应是分步进行的。

王芬,安世武利用AlNb205的铝热反应,原位生成Al2O3颗粒,强化高TiAl金属间化合物。相关文献表明Nb2O5Al的反应生成NbO2时反应自由能G最低,因而反应最容易进行,反应过程中,部分Al被置换出的氧氧化生成Al2O3;同时由于生成的Nb与部分Al反应生成NbAl3,这就使得体系中Al含量降低,而Ti相对含量提高,生成的Ti3Al相随之提高。由此,氧化的引入量起到调控基体相中TiAlTi3Al相对含量的作用。Nb元素的引入,对材料性能的贡献可归纳为以下两个方面。其一,促成了可调控双相合金的生成,对材料塑性及强度有一定贡献。在金属间化合物(TiAl)中弥散的第二相(Ti3Al)比基体软时,由于运动位错与析出相之间存在引力型相互作用,合金的室温强度不仅得到提高,高温强度也得到了提高。因此,双相合金具有较大的发展潜力。同时,Nb是改善Ti3Al塑性效果最好的元素,且双48%Al的塑性最高。

朱凌,黄朝晖等人以金红石、石英和铝粉为主要原料,在下1500℃经过还原氮化制备出刚玉复相材料,研究了添加不同粉含量和不同助烧剂含量条件下试样热震前后残余抗折强度的大小和变化率,研究结果表明随着铝粉含量的增加,试样热震后残余抗折强度的化趋势和热震前试样的抗折强度变化趋势保持一致,都是随着铝粉添加量的增加而增大,且强度保持率都高于65%,添加超过理论量10%铝粉的试样具有相对最优的抗热震性能;随着助烧剂添加量的增加,试样热震后残余抗折强度变化趋势与热震前大体一致,同时加入Y203La2O3的试样强度保持率皆高于69%,添加2.5%Y203+La2O3)的试样具有相对更优的抗热震性能;试样中存在的纤维状、脊柱状和长柱状晶体等有助于提高材料抗热震性能。

Wu Jiang等人在SiN基底上,采用大气等离子喷涂技术制备了酸铝/莫来石复合陶瓷环境阻障涂层,喂料中AlNbO4的摩尔含量为5%,涂层置于1400℃下含有水蒸气和和空气(体积各占一半)的气氛中侵蚀100h,总压力1×105Pa。实验过程中由于AlNbO4在涂层表面生成了玻璃相保护层,使涂层的耐腐蚀能力提高,但是由于涂层与氮化硅基底二者的热膨胀系数相差较大,使涂层在实验过程中发生轻微剥离的现象。


 

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