<p><b>鋁化鎳</b>（<b>Nickel aluminide</b>）指鋁與鎳以任何比例組成的所有化合物，通常指Ni<sub>3</sub>Al或NiAl，因其耐腐蝕、低密度和易於生產被廣泛使用 。
</p><p>Ni<sub>3</sub>Al作為鎳基超合金中的強化γ'相沉澱物，允許高溫強度（high-temperature strength）達到其熔融溫度的0.7-0.8，具有特殊意義 ；NiAl的密度低（低於Ni<sub>3</sub>Al）、導熱性良好、抗氧化、熔點高。 這些特性使它們成為特殊高溫應用的理想選擇，例如燃氣輪機和噴氣發動機葉片上的塗層。然而，這兩種合金都具有在室溫下非常脆的缺點。Ni<sub>3</sub>Al在高溫下仍然很脆，但其晶體結構為單晶而非多晶時可以具有延展性。另外，將金剛石嵌入鋁化鎳底基中可以製造非常耐磨的材料。
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<h2><span id="Ni3Al">Ni<sub>3</sub>Al</span></h2>
<p>多晶體Ni<sub>3</sub>Al基合金的主要問題是室溫和高溫下的脆性，通常歸因於排差無法在高度有序的晶格中移動，大大減少了Ni<sub>3</sub>Al合金的應用可能性。1990年，有研究顯示加入少量的硼可以抑制晶間斷裂，使合金的延展性大幅提高。解決Ni<sub>3</sub>Al的脆性問題後，學術界的研究重點轉向提高合金的結構性能。
</p><p>如前所述，NiAl<sub>3</sub>基合金在γ中形成的γ'沉澱物可以強化合金。γ'沉澱物在NiAl<sub>3</sub>基合金中的體積百分濃度非常高（達80%），使研究人員對其在合金生命周期中的變化非常感興趣。研究重點之一是這些γ'沉澱物在高溫（800℃至1000℃）下的粗化，這大大降低了這些合金的強度。這種粗化是γ+γ'相中的界面能和彈性能之間的平衡造成，此趨勢幾乎無法永久或長期避免，當前的研究試圖透過添加其他元素來減緩這個問題。諸如鐵、鉻和鉬等元素已被證明可以創造出獨特的多相結構，可以顯著提高NiAl<sub>3</sub>基合金在1000℃下持續1000小時的抗蠕變性。這種抗蠕變性歸因於不均勻的沉澱物Cr<sub>4.6</sub>MoNi<sub>2.1</sub>的形成，它＂釘住＂了排差並阻止γ'相進一步粗化。添加鐵和鉻也大大增加NiAl<sub>3</sub>基合金的可焊性，儘管它的生產很容易，而且成本很低，但其工業操作仍然有待研究。總的來說，NiAl<sub>3</sub>在鎳基合金中作為一種優秀的強化沉澱物，是高溫、承重應用的理想材料，目前正在研究如何通過添加其他元素來解決材料的缺陷。
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<h2><span id="NiAl">NiAl</span></h2>
<p>NiAl有兩個主要缺陷：低溫時（&lt;330°C）非常脆，且在高溫（＞550℃）時強度快速降低。脆性歸因於反相界（anti-phase boundaries）的高能量以及沿晶界的高原子秩序。這些缺點通常透過添加其他元素來解決。根據微觀結構的影響，嘗試的元素可以分為三組：
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<ul><li>形成三元金屬間相的元素，如鈦和鉿。</li>
<li>形成假二元共晶的元素，如鉻</li>
<li>在NiAl中具有高溶解度的元素，如鐵、鈷和銅</li></ul><p>在這些元素中，鐵、鈷和鉻已經被證明更有效，由於γ相的形成改變了β相晶粒，使它們極大地提高了室溫延展性和熱加工性。鐵、鎵和鉬的合金也已被證明可以顯著提高室溫延展性。添加鉻、鎢和鉬等難熔金屬，不僅可以提高室溫延展性，還可以增加高溫下的強度和斷裂韌性，這是由於形成了獨特的微觀結構，如共晶合金Ni<sub>45.5</sub>Al<sub>9</sub>Mo和α-Cr包裹體，有助於固包裹體溶硬化。甚至還顯示，這些複雜的合金（Ni<sub>42</sub>Al<sub>51</sub>Cr<sub>3</sub>Mo<sub>4</sub>）有可能通過增材製造工藝（如選擇性雷射製造selective laser manufacturing）進行製造，大大增加了這些合金的潛在應用。</p>
<h2><span id="IC-221M">IC-221M</span></h2>
<p>IC-221M是一種Ni<sub>3</sub>Al合金，由Ni<sub>3</sub>Al、硼和鉻、鉬、鋯等金屬結合而成。添加硼可以有效改變合金的晶界化學性質並促進晶粒細化，進而增加延展性。該材料的霍爾-佩奇參數（the Hall-Petch parameters）為σo=163MPa和ky=8.2MPaˑcm1/2。</p><p>這種合金相對其重量來說是非常強大的，比普通的SAE 304不鏽鋼強五倍。與大多數合金不同，IC-221M的強度在室溫~800℃時呈現上升。
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<p>該合金非常耐熱、耐腐蝕，並被用於熱處理爐和其他應用，其較長的使用壽命和減少的腐蝕使其比不鏽鋼更具優勢。 </p>
<h3><span id=".E7.89.B9.E6.80.A7"></span><span id="特性">特性</span></h3>
<ul><li>Ni<sub>3</sub>Al具有L1<sub>2</sub>型立方晶體結構，晶格參數<i>a</i>=355.9pm。</li>
<li>密度=7.16g/cm<sup>3</sup></li>
<li>屈服強度=855MPa</li>
<li>硬度=HRC12</li>
<li>導熱係數Ni<sub>3</sub>Al=28.85 (W/m.K) </li>
<li>導熱係數NiAl=76 (W/m.K) </li>
<li>熔點Ni<sub>3</sub>Al=1668K</li>
<li>熔點NiAl=1955K</li>
<li>熱膨脹係數=12.5 (10<sup>-6</sup>/K)</li>
<li>化學鍵=共價、金屬</li>
<li>電阻率=32.59 (10<sup>-8</sup>Ωm)</li></ul><h2><span id=".E5.8F.82.E8.80.83"></span><span id="参考">參考</span></h2>
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**鋁化鎳**（**Nickel aluminide**）指鋁與鎳以任何比例組成的所有化合物，通常指 Ni3Al 或 NiAl，因其耐腐蝕、低密度和易於生產被廣泛使用 。

Ni3Al 作為鎳基超合金中的強化 γ' 相沉澱物，允許高溫強度（high-temperature strength）達到其熔融溫度的 0.7-0.8，具有特殊意義 ；NiAl 的密度低（低於 Ni3Al）、導熱性良好、抗氧化、熔點高。 這些特性使它們成為特殊高溫應用的理想選擇，例如燃氣輪機和噴氣發動機葉片上的塗層。然而，這兩種合金都具有在室溫下非常脆的缺點。Ni3Al 在高溫下仍然很脆，但其晶體結構為單晶而非多晶時可以具有延展性。另外，將金剛石嵌入鋁化鎳底基中可以製造非常耐磨的材料。

## Ni3Al

多晶體 Ni3Al 基合金的主要問題是室溫和高溫下的脆性，通常歸因於排差無法在高度有序的晶格中移動，大大減少了 Ni3Al 合金的應用可能性。1990 年，有研究顯示加入少量的硼可以抑制晶間斷裂，使合金的延展性大幅提高。解決 Ni3Al 的脆性問題後，學術界的研究重點轉向提高合金的結構性能。

如前所述，NiAl3 基合金在 γ 中形成的 γ' 沉澱物可以強化合金。γ' 沉澱物在 NiAl3 基合金中的體積百分濃度非常高（達 80%），使研究人員對其在合金生命周期中的變化非常感興趣。研究重點之一是這些 γ' 沉澱物在高溫（800℃至 1000℃）下的粗化，這大大降低了這些合金的強度。這種粗化是 γ+γ' 相中的界面能和彈性能之間的平衡造成，此趨勢幾乎無法永久或長期避免，當前的研究試圖透過添加其他元素來減緩這個問題。諸如鐵、鉻和鉬等元素已被證明可以創造出獨特的多相結構，可以顯著提高 NiAl3 基合金在 1000℃下持續 1000 小時的抗蠕變性。這種抗蠕變性歸因於不均勻的沉澱物 Cr4.6MoNi2.1 的形成，它＂釘住＂了排差並阻止 γ' 相進一步粗化。添加鐵和鉻也大大增加 NiAl3 基合金的可焊性，儘管它的生產很容易，而且成本很低，但其工業操作仍然有待研究。總的來說，NiAl3 在鎳基合金中作為一種優秀的強化沉澱物，是高溫、承重應用的理想材料，目前正在研究如何通過添加其他元素來解決材料的缺陷。

## NiAl

NiAl 有兩個主要缺陷：低溫時（<330°C）非常脆，且在高溫（＞550℃）時強度快速降低。脆性歸因於反相界（anti-phase boundaries）的高能量以及沿晶界的高原子秩序。這些缺點通常透過添加其他元素來解決。根據微觀結構的影響，嘗試的元素可以分為三組：

* 形成三元金屬間相的元素，如鈦和鉿。
* 形成假二元共晶的元素，如鉻
* 在 NiAl 中具有高溶解度的元素，如鐵、鈷和銅

在這些元素中，鐵、鈷和鉻已經被證明更有效，由於 γ 相的形成改變了 β 相晶粒，使它們極大地提高了室溫延展性和熱加工性。鐵、鎵和鉬的合金也已被證明可以顯著提高室溫延展性。添加鉻、鎢和鉬等難熔金屬，不僅可以提高室溫延展性，還可以增加高溫下的強度和斷裂韌性，這是由於形成了獨特的微觀結構，如共晶合金 Ni45.5Al9Mo 和 α-Cr 包裹體，有助於固包裹體溶硬化。甚至還顯示，這些複雜的合金（Ni42Al51Cr3Mo4）有可能通過增材製造工藝（如選擇性雷射製造 selective laser manufacturing）進行製造，大大增加了這些合金的潛在應用。

## IC-221M

IC-221M 是一種 Ni3Al 合金，由 Ni3Al、硼和鉻、鉬、鋯等金屬結合而成。添加硼可以有效改變合金的晶界化學性質並促進晶粒細化，進而增加延展性。該材料的霍爾 - 佩奇參數（the Hall-Petch parameters）為 σo=163MPa 和 ky=8.2MPaˑcm1/2。

這種合金相對其重量來說是非常強大的，比普通的 SAE 304 不鏽鋼強五倍。與大多數合金不同，IC-221M 的強度在室溫～800℃時呈現上升。

該合金非常耐熱、耐腐蝕，並被用於熱處理爐和其他應用，其較長的使用壽命和減少的腐蝕使其比不鏽鋼更具優勢。 

### 特性

* Ni3Al 具有 L12 型立方晶體結構，晶格參數 _a_=355.9pm。
* 密度 = 7.16g/cm3
* 屈服強度 = 855MPa
* 硬度 = HRC12
* 導熱係數 Ni3Al=28.85 (W/m.K)
* 導熱係數 NiAl=76 (W/m.K)
* 熔點 Ni3Al=1668K
* 熔點 NiAl=1955K
* 熱膨脹係數 = 12.5 (10-6/K)
* 化學鍵 = 共價、金屬
* 電阻率 = 32.59 (10-8Ωm)

## 參考
12003-81-5