表面喷丸及退火处理对Fe-30Mn-3Al-3Si TWIP钢组织与性能的影响

为实现强韧化,对Fe-30Mn-3Al-3Si TWIP钢进行了表面喷丸及退火热处理。采用金相显微镜、X射线衍射仪和透射电子显微镜等手段分析了喷丸以及喷丸结合退火处理对TWIP钢显微组织结构的影响,并利用显微维氏硬度计和万能材料试验机对原始样品、喷丸以及喷丸结合退火处理样品的硬度分布、力学性能及加工硬化行为进行了研究。分析结果表明,喷丸可在TWIP钢表面引起强烈的塑性变形,并形成包含60~100 nm大小的位错胞块的强烈形变层和包含微纳尺度形变孪晶结构的过渡层。该纳米-微米尺度的晶粒尺寸梯度结构可以将TWIP钢表面强烈形变层的硬度显著提升至366 HV0.1,并在残余压应力联合作用下使试样的屈服强度提升至485 MPa,均远高于初始样品的对应值。但受喷丸引起的表面粗糙和强烈形变层纳米晶塑性低的影响,其断后延伸率仅为41.8%。退火处理后,喷丸样品中的形变组织发生回复与再结晶,其中强烈形变层位置的再结晶晶粒尺寸为1~3μm,硬度也降低至215 HV0.1。所形成的微米-微米尺度晶粒尺寸梯度结构试样的屈服强度降低至261 MPa,但延伸率增加至65.3%。晶粒尺寸梯度结构有助于增加TWIP钢屈服与抗拉强度,但不利于延伸率的提升。

高速电弧喷射沉积Fe_3Al涂层研究

采用自行研制的电弧喷涂Fe3Al合金粉芯丝材 ,成功地用高速电弧喷涂技术制备出了Fe3Al金属化合物涂层。运用能谱技术 (EDXA)、X射线衍射仪 (XRD)、扫描电子显微镜 (SEM)和图像分析仪对涂层成分、显微组织、涂层相结构和组成进行了分析。结果表明 ,涂层由以Fe 2 9Al为主的Fe3Al和少量FeAl基体相和约 2 0 %的α Al2 O3相组成。对比研究了Fe3Al涂层和电站锅炉水冷壁材料 2 0G的 650℃氧化动力学 ,以及 650℃氧化环境条件下不同冲击角度的高温冲蚀磨损性能。结果表明 ,Fe3Al涂层 2 0h氧化速率约为 2 0G的 1 /3;Fe3Al涂层的高温冲蚀磨损抗力高于 2 0G ,低角度下的相对冲蚀磨损抗力为 2 0G的 3 36倍。试验条件下Fe3Al涂层呈现典型的脆性材料冲蚀磨损行为。并对其高温冲蚀磨损机理进行了分析。

Fe_3Al/Al_2O_3复合材料制备工艺研究

探索了一种新型复合材料的熔渗烧结制备工艺，它不仅是新工艺的探索，更重要的是为这种新型材料的无压烧结和开发利用进行了有益的探索。实验表明，熔渗烧结法是一种可行的复合材料制备方法。

手弧堆焊Fe_3Al堆焊层的组织形貌与抗氧化性能

通过将Fe3Al合金制成焊条 ,使用手弧堆焊 (MAS)方法 ,成功地在不锈钢基体上堆焊了Fe3Al堆焊层 ,并研究了Fe3Al合金的堆焊工艺、堆焊层的组织形貌及高温抗氧化性能。研究发现 ,由于Fe3Al合金本身的固有脆性 ,若不采用合适的热处理工艺时 ,堆焊层易开裂。当采用 5 0 0℃预热基体 ,堆焊后 70 0℃退火处理 ,则可得到无裂纹的Fe3Al堆焊层。堆焊层的Al含量在堆焊过程中损失较大 ,但不影响堆焊层的抗氧化性能。在静态空气炉中经 80 0℃ 70h氧化试验后 ,不锈钢基体氧化十分严重 ,而Fe3Al堆焊层氧化很轻微 。

Fe_3Al合金100～300℃抗拉强度的反常温度现象

研究了 Fe3Al合金从室温到高温力学性能的变化情况 ,发现在 10 0～ 30 0℃之间 ,该合金的抗拉强度出现了反常温度现象 ,即随着温度的升高 ,抗拉强度也提高 ,并在 30 0℃附近达到最大值。据分析 ,在此温度范围内 ,温度升高塑性逐渐增大 ,同时流变应力提高 ,于是造成了塑性变形能的增加 。

代位合金元素对Fe_3Al金属间化合物结构与塑性的影响

研究了Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｓｉ等代位合金元素对当量成分、ＤＯ３结构等轴晶Ｆｅ３Ａｌ合金真空拉伸性能、ＤＯ３转变温度Ｔｃ、ＤＯ３有序度、位错反相畴、位错组态等的影响，从合金元素原子在Ｆｅ３Ａｌ单胞亚点阵占位、原子解离能、反相畴界能等方面进行了初步探讨。结果表明，与Ｆｅ３Ａｌ相比，Ｃｒ的添加降低合金的Ｔｃ温度、提高真空拉伸延伸率，与ＣｒＡｌ原子对交互作用能、反相畴界能的降低有关；

Fe_3Al基合金的高温耐冲蚀磨损性能

利用通以含高浓度ＳＯ２和ＳｉＯ２细颗粒气流的专门装置，研究了Ｆｅ３Ａｌ基金属间化合物的耐高温腐蚀磨损性能。试验结果表明，Ｆｅ３Ａｌ基金属间化合物的抗高温磨损性能优于钴基合金（ＣｏＦｅ１５Ｃｒ２５Ｓｉ７）。

Fe_3Al纳米粒子增强Al_2O_3陶瓷的制备及性能

用热压烧结法制备了纳米Fe3 Al粒子增强Al2 O3 基复合材料。研究了 14 5 0～ 16 0 0℃不同烧结温度下纳米Fe3 Al的加入量与材料的致密度、力学性能及显微结构的关系。结果表明 :纳米Fe3 Al的加入可使Al2 O3 晶粒的生长受到抑制 ,使复合材料的烧结温度提高。Fe3 Al/Al2 O3 纳米复合材料有良好的力学性能 ,其抗弯强度最高可达832MPa ,断裂韧性最高可达 7.96MPa·m1/ 2 。

VC_p和TiC_p颗粒增强Fe_3Al基合金的显微组织和力学性能

采用反应铸造法制备了含VC、TiC颗粒的Fe3Al基合金 ,并研究了颗粒相的加入对Fe3Al合金组织结构和力学性能的影响。研究表明 ,TiCp 可以细化Fe3Al合金铸锭组织 ,而VCp 的作用不明显 ,但可以细化热加工后的再结晶组织 ;同时发现 ,颗粒相的加入提高了Fe3Al合金在室温和 6 0 0℃下的屈服强度 ,而延伸率有稍许下降 。

合金元素的添加对Fe_3Al基合金有序转变温度的影响

用电阻法研究了 Cr,Mo和 Nb等常用合金元素的添加对 Fe3 Al基合金有序转变温度 Tc 的影响。结果表明 ,Fe3 Al材料本身的进一步有序化和沉淀相的溶解使其 R-T曲线出现反常现象 ;Cr的含量对三元 Fe-Al-Cr合金中 Tc 温度无显著影响 ;将 Mo,Nb加入到 Fe3 Al中会导致其 Tc 温度增加 ;在四元 Fe-Al-Cr-Mo合金中 ,Mo和 Cr的良好匹配能有效地提高 Fe3 Al的 Tc

TiC增强Fe_3Al基复合材料的显微组织与力学性能

运用原位合成反应工艺制备了TiC颗粒增强Fe3Al基复合材料 .显微分析研究表明 ,在Fe3Al中引入TiC颗粒 ,可以有效地细化材料的显微组织 ,从而改善材料的热变形加工工艺性能 .TiC增强体不仅本身具有很高的热稳定性 ,而且也大幅度提高了复合材料的热稳定性 .对复合材料进行的一系列性能测试结果显示 ,在Fe3Al中加入TiC颗粒后 ,材料的室温和高温强度和抗蠕变性能得到显著提高 。

微晶Fe_3Al高温氧化动力学研究

研究了微晶化对Ｆｅ３Ａｌ在１０００℃空气中氧化动力学的影响．发现微晶化后Ｆｅ３Ａｌ的氧化动力学与经典的抛物线规律存在明显的负偏差．分析认为，微晶化后氧化物形核率极大提高，氧化膜呈微晶态，氧化膜中的扩散由晶格扩散为主变为以晶界短路扩散为主，从而改变了氧化膜的生长动力学．根据Ｗａｇｎｅｒ高温氧化的基本理论，对微晶合金高温氧化动力学规律进行了探讨，导出其遵守四次方规律：ｘ４＝ｋｐｔ．

Fe_3Al金属间化合物强韧化研究进展

Ｆｅ３Ａｌ基合金作为一种金属间化合物新型结构材料越来越引起人们的重视，极有可能在许多场合得到应用。但是Ｆｅ３Ａｌ合金室温时的低塑性和低的断裂抗力以及高于６００℃时强度的急剧下降妨碍了它的工程应用，本文主要综述近几年来Ｆｅ３Ａｌ金属间化合物机械性能方面的研究情况。

钼和铬的添加对Fe_3Al基合金力学性能的影响

研究了Mo和Cr的复合添加对Fe3Al基合金室温和 6 0 0℃高温下的力学性能的影响 .结果表明将Cr和Mo一起加入到Fe3Al基合金中 ,可以明显提高其在 6 0 0℃下的屈服强度和蠕变寿命 ;添加Cr到Fe3Al中会降低Mo的固溶度 ;在含有 1%Mo以上的Fe 2 8Al (2～ 5 )Cr合金中形成了具有复杂成分的沉淀相 ;随着加入到Fe 2 8Al (2～ 5 )Cr合金中Mo含量的增加 。

离子注入Y对Fe_3Al高温氧化行为的影响

通过金属蒸汽真空弧离子源（简称ＭＥＶＶＡ）方法在Ｆｅ３Ａｌ表面离子注入Ｙ。在１０００℃空气中的氧化实验表明，Ｆｅ３Ａｌ经离子注入Ｙ后，初期氧化速率略有升高，但稳态氧化速率大大降低，氧化膜的塑性和粘附性大大提高，抗氧化性能明显改善。其原因在于注入的Ｙ＋在氧化过程中优先氧化，阻碍金属离子向外扩散，促进氧向内传输，改变了氧化膜的形成和生长机制。

Fe_3Al金属间化合物研究

Ｆｅ－Ａｌ基合金是当前金属间化合物的研究重点，很有可能在某些场合代替不锈钢、耐蚀合金成为一类实用工程材料。结合作者的研究，本文对Ｆｅ３Ａｌ这种新材料从合金设计、制备工艺、机械性能、耐腐蚀性能等方面作了论述，以期引起工业界的重视，使这种新材料尽快能在相应领域得到开发应用。

电沉积-热解Y_2O_3薄膜提高Fe_3Al高温氧化膜的保护性

通过电沉积热解方法在Ｆｅ３Ａｌ表面制得Ｙ２Ｏ３薄膜。对有、无薄膜Ｆｅ３Ａｌ试样在９００℃空气中非等周期循环氧化，发现表面施加Ｙ２Ｏ３薄膜能够显著改善氧化膜的塑性和粘附性，提高Ｆｅ３Ａｌ的抗高温氧化性能。

高能等离子体微晶化处理对Fe_3Al抗循环氧化性能的影响

通过高能量密度等离子体表面处理方法在Ｆｅ３Ａｌ表面获得纳米级微晶，显著提高了Ｆｅ３Ａｌ的抗高温循环氧化性能。实验表明，微晶Ｆｅ３Ａｌ在氧化过程中表面氧化物形核率极大提高，形成了微晶氧化膜。该氧化膜很薄，膜中应力很小，蠕变性能得到提高，微晶氧化物长大的同时松弛膜中一部分应力，因而具有极佳的塑性和粘附性。

Fe_3Al在1%SO_2+Ar中的高温氧化/硫化行为

研究了Ｆｅ３Ａｌ在１％ＳＯ２＋Ａｒ中８００～１０００℃的高温腐蚀行为。发现Ｆｅ３Ａｌ在８００～９００℃具有良好的抗腐蚀性能，而在１０００℃则发生灾难性腐蚀。结合腐蚀层结构及产物组成，从热力学和动力学方面对腐蚀机理进行了分析。

新型电热合金Fe_3Al的研制

通过对Ｆｅ３Ａｌ基合金的电阻率、热膨胀系数的测定及抗氧化性能、高温力学性能的研究发现，Ｆｅ３Ａｌ基合金的室温电阻率高于Ｎｉ８０Ｃｒ２０、０Ｃｒ２５Ａｌ５合金。当温度低于９００℃时，其抗氧化性能与二种对比合金相当，温度大于９００℃时，其抗氧化性能明显优于对比合金。高温断裂强度高于０Ｃｒ２５Ａｌ５合金，而与Ｎｉ８０Ｃｒ２０合金相当。Ｆｅ３Ａｌ合金是一种比较理想的电热体材料。