摘 要摘 要金属间化合物作为一种新型结构材料，其性能优异：密度低，熔点高，比强度、比刚度高，抗氧化，耐腐蚀性能好，被广泛应用于航空航天、海洋工程等高科技领域。其制备方法也日趋完善。本实验采用电弧熔炼法制备了Ni3(Si,Ti)合金及其金属间化合物，系统地研究了合金的结构以及其在酸性，碱性和中性环境中的腐蚀行为，并观察腐蚀产物形貌。结果表明：合金晶粒尺寸大小伴随合金中Ti含量的增加而减小；碱性溶液中，伴随Ti元素的加入，在腐蚀的过程中能够形成TiO2氧化膜，而TiO2在碱性溶液中的稳定性显著高于SiO2的稳定性，因此随着Ti元素的加入合金的耐碱溶液腐蚀性能明显得到改善；中性溶液中，添加Ti元素的合金倾向于形成单相结构，表面发生均匀腐蚀，Ni3(Si,Ti)合金中Ti的添加并不利于其腐蚀性能的提高，其原因可能是Cl‒离子的存在影响到合金在中性溶液中的耐腐蚀性能；酸性溶液中，伴随合金中Ti含量的不断增加，其耐腐蚀性能不断提高。关键词: Ni3Si ；金属间化合物 ；电化学 ；耐腐蚀性能 目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 研究现状与发展方向 1
1.3 Ni3(Si,Ti)合金及金属间化合物的制备 3
1.3.1 机械合金化 3
1.3.2 自蔓延高温合成 3
1.3.3 放电等离子烧结 3
1.3.4 定向凝固技术 3
1.3.5 热压法和热等静压法 4
1.3.6 电弧熔炼 4
1.4 Ni3(Si,Ti)合金及金属间化合物的结构与性能 4
1.5 Ni3(Si,Ti)合金及金属间化合物的应用 6
1.5.1 高温应用 6
1.5.2 电磁应用 6
1.5.2.1 超导材料 6
1.5.2.2 半导体材料 7
1.5.2.3 永磁材料 7
1.6 Ni3(Si,Ti)合金及金属间化合物的腐蚀行为 7
1.6.1 耐溶液腐蚀性能 7
1.6.2 热腐蚀性能 7
1.6.3 硫化腐蚀性能 8
1.7 电化学腐蚀行为研究方法 8

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1.5.2.2 半导体材料 7
1.5.2.3 永磁材料 7
1.6 Ni3(Si,Ti)合金及金属间化合物的腐蚀行为 7
1.6.1 耐溶液腐蚀性能 7
1.6.2 热腐蚀性能 7
1.6.3 硫化腐蚀性能 8
1.7 电化学腐蚀行为研究方法 8
1.7.1 氧化还原电位测量 8
1.7.2 极化电阻技术 8
1.8 主要研究内容及选题意义 8
1.8.1 主要研究内容 8
1.8.2 选题意义 8
第二章 实验设备与方法 10
2.1 实验设备 10
2.1.1 不同Ti含量Ni3(Si,Ti)合金的制备 10
2.1.2 Ni3(Si,Ti)合金的显微结构 10
2.1.3 Ni3(Si,Ti)合金的电化学腐蚀行为 11
2.2 实验内容 11
2.2.1 Ni3(Si,Ti)合金的制备 11
2.2.2 Ni3(Si,Ti)合金的的结构 12
2.2.3 Ni3(Si,Ti)合金在不同介质中的电化学腐蚀行为 12
第三章 数据处理与分析 14
3.1 不同Ti含量Ni3(Si,Ti)合金的显微结构 14
3.2 Ni3(Si,Ti)合金的电化学腐蚀行为及腐蚀机制分析 15
3.2.1 Ni3(Si,Ti)合金在碱性NaOH溶液中的电化学腐蚀行为 15
3.2.2 Ni3(Si,Ti)合金在中性NaCl溶液中的电化学腐蚀行为 17
3.2.3 Ni3(Si,Ti)合金在酸性H2SO4溶液中的电化学腐蚀行为 19
3.2.4 Ni3(Si,Ti)合金在不同介质中的电化学腐蚀行为 21
结 论 23
致 谢 24
参考文献 25
第一章 绪论
1.1 课题背景
金属间化合物是指金属与金属，金属与准金属按照一定的原子比例构成的化合物。一般情况下，组成化合物的原子按照一定顺序排列在两个亚点阵中，形成一个超点阵。相对于化合键而言，其内部键合类型较为复杂，既不同于普通的离子或共价化合物，又与一般的无序合金不同，导致其具有某些奇异性能。除了金属键，共价键使原子间的结合力增强，而其化学键稳定性，使其硬度高。此外，原子间较强的结合力使得其抗蠕变性能较好，所以，金属间化合物的抗蠕变性能较好。如果金属间化合物中存在有Al、Si等元素，那么可以发现其在氧化环境中能够在表面形成氧化膜，提高其抗高温氧化性能和耐腐蚀性能。总的来说，金属间化合物拥有其特有性能。与一般合金相比，其工作温度高，比强度以及抗氧化性都较好。被广泛应用于航空航天，新型能源，等高科技领域。近年来，国内外对其结构，性能，制备以及抗腐蚀性能等方面的研究逐渐深入，在此基础上开发了机械合金化等多种制备方法。
金属间化合物作为新型结构材料界的宠儿，国内外科学家们都将精力集中在其身上。其中，科学家们着眼于以NiAl系，FeAl系，TiAl系等为基体的金属间化合物。而NiSi系化合物具有高熔点，强度和硬度。高温力学性能和氧化性能更好，应用潜力极大。而Ni3Si合金作为金属硅化物的一种代表性合金，被越来越多地进行深入研究，以满足耐高温，耐腐蚀，熔点，强度，硬度高高温力学性能和氧化性能好的要求，被寄予厚望成为新型功能材料和结构材料。
然而，Ni3Si作为目前新型结构材料中科学家们的主要研究对象之一，除了其优异的抗氧化，耐腐蚀，耐高温等性能之外，解决其脆性问题也同样至关重要。需要我们对其进行深入研究，加大其应用潜力的开发。
1.2 研究现状与发展方向
自20世纪50年代开始，金属间化合物进入人们的视线，由于其R效应而被众多学者广泛认知与研究[1]。近半个世纪以来，国内外对于镍铝，钛铝和铁铝三种体系的金属间化合物已取得较为完善的实质性进展。目前，国际上已获得的研究成果见表11。
表11 Al系化合物及Si系化合物的特征
Table 11 the characteristics of Al and Si compounds
合金
Tm/℃
ρ/（g.cm3）
晶体结构
（E/ρ）/MN.m.kg1

Ni3Al
1400
7.5
L12
45

NiAl
1640
5.9
B2
35

TiAl
1460
3.9
L10
24

Ti3Al
1600
4.2
DO19
50

FeAl原文链接：http://www.jxszl.com/hxycl/jscl/37540.html