原位金属间化合物对冷喷涂Al-Ni增材沉积体力学性能的影响

目的 研究Ni元素的添加及热处理工艺对冷喷涂Al-Ni沉积体的微观组织结构、相组成及力学性能的影响.方法 预先采用冷喷涂技术制备Al沉积体、Al-25％Ni(以下称为AlNi25)沉积体,再将制得的沉积体放入具有氩气气氛的管式加热炉中进行热处理.采用光学显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度仪、X射线衍射仪与万能拉伸试验机,对试样显微组织、物相组成及力学性能进行测试分析.结果 经过热处理的AlNi25沉积体的物相主要为Al、Al3Ni.由于热处理过程诱发了柯肯达尔效应,AlNi25沉积体的孔隙率由喷涂态的1.4％增加到热处理态的2.5％.喷涂态Al沉积体的硬度为44.2HV0.2,在500℃下对沉积体进行热处理后,由于发生回复与再结晶,硬度值降为26.72 HV0.2.喷涂态AlNi25沉积体的硬度为49.2HV0.2,经过热处理后,生成的Al3Ni金属间化合物对沉积体的强化效应与热处理的软化效应相当,导致最终热处理态AlNi25沉积体的硬度为50.5HV0.2,与喷涂态AlNi25沉积体硬度值差别较小.喷涂态Al沉积体、AlNi25沉积体的抗拉强度分别为57、65 MPa,经过热处理后,沉积体内颗粒间的原有界面消失,热处理态的Al沉积体、AlNi25沉积体的抗拉强度分别为64.7、107 MPa.同时,经过热处理后,两种沉积体的塑性变形能力得到了有效提升.未热处理时,两种沉积体基本没有塑性;热处理后,Al沉积体、AlNi25沉积体的塑性得到有效提升,塑性应变分别为3.7％、0.97％.结论 对冷喷涂AlNi25沉积体进行热处理,原位生成了Al3Ni金属间化合物,有效提高了沉积体的硬度、抗拉强度以及塑性变形能力.