不锈钢表面铝涂层中Fe—Al金属间化合物的第一性原理计算

本文采用第一性原理计算方法研究了不锈钢表面铝涂层中Fe_(2)Al_(5)和FeAl_(3)的化学稳定性、电子结构、弹性性质及各向异性。形成能和结合能的计算结果表明Fe_(2)Al_(5)和FeAl_(3)都是热力学稳定相,但Fe_(2)Al_(5)的相结构稳定性强于FeAl_(3),在涂层中也更容易形成。态密度、赝能隙、布居分析结果表明两者的成键特征都主要为金属键和共价键,但FeAl_(3)的共价键特征强于Fe_(2)Al_(5)。弹性常数和各向异性计算结果表明Fe_(2)Al_(5)和FeAl_(3)的弹性常数符合力学稳定条件且都为脆性相。普遍各向异性计算结果表明Fe_(2)Al_(5)的整体各向异性高于FeAl_(3)。通过弹性常数绘制的单晶体模量的三维表面图表明Fe_(2)Al_(5)和FeAl_(3)的体模量各向异性程度微小。

Fe_3Al金属间化合物的研究

本项目在Fe_3Al的加工工艺和用合金化改善Fe_3Al的性能上取得了重大进展。目前已形成了具有不同特性的Fe_3Al基合金的成分配方系列,以及可以制备各种Fe_3Al型材(棒、板、管等)和大型铸锭(件)和锻坯(件)的工艺路线及完整的工艺参数。运用本项目的技术制备的Fe_3Al材料具有优异的抗氧化、耐热腐蚀和冲蚀性能,并具有良好的综合力学性能。通过几个典型零件的应用研究,展示出Fe_3Al作为可用于苛刻环境下工作的抗高温冲蚀零部件材料和电加热材料的应用前景、为实现Fe_3Al材料的实用化打下了基础。

代位合金元素对Fe_3Al金属间化合物塑性与氧化行为的影响

研究了将Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｓｉ等合金元素分别加入当量成分的Ｆｅ３Ａｌ金属间化合物后对其室温塑性、８００℃周期氧化性能、氧化物结构及Ａｌ元素由试样表面向内部的分布状态的影响．结果表明，只有Ｃｒ元素提高了ＤＯ３结构的Ｆｅ３Ａｌ金属间化合物合金在真空中的室温拉伸延伸率，其他元素都不同程度地降低了合金的塑性。Ｃｒ提高室温塑性的主要原因不是由于Ｃｒ改变了合金的表面氧化动力学或改变了表面氧化物结构及表面状态，进而降低了环境敏感性的缘故。

Fe-Al金属间化合物强韧化研究进展

对 Fe-Al金属间化合物的力学性能及强韧化的研究进展进行了综合评述。着重介绍了提高 Fe-Al金属间化合物强韧性的几种方法 ,包括细化晶粒、微合金化和合金化以及复合增韧等。

Fe_3Al金属间化合物及其复合涂层的组织结构与性能

以Fe3Al金属间化合物粉末与WC混合粉末作为喷涂材料,采用热喷涂的方法在Q235钢基体上制备出复合涂层。对涂层组织与性能进行了分析。结果表明:该类涂层组织致密,硬度较高,具有良好的耐磨性能。

Fe_3Al金属间化合物的高温抗氧化性能

当温度超过1000℃时、二元Fe3Al的抗氧化性能随温度上升而急剧下降对1200℃氧化试样的SEM分析发现试样表面存在晶须状氧化物，氧化层与基体的界面上有大量的孔洞微量的Ce加入Fe3Al可显著地改善合金的抗氧化性能.在1200℃长时间氧化后，含C3的Fe3Al试样表面平整致密，且无氧化物剥落，其抗氧化性能比不含Ce的合金提高了一个数量级关键词##4Fe_3Al;;金属间化合物;;氧化;;

Al含量对Fe_3Al金属间化合物耐磨性的影响

采用机械合金化和热压烧结法制备了不同A l含量的Fe3A l金属间化合物块体材料,室温下在M-2000磨损试验机上进行了不同载荷和距离的干摩擦磨损试验,利用SEM观察试样磨损后的表面形貌,对其耐磨性能和磨损机理进行了研究。结果表明,A l含量对热压烧结Fe3A l的耐磨性能有显著影响。除Fe-30A l外,A l含量越高,耐磨性越好,其中Fe-32A l的磨损量大幅度下降,而Fe-30A l出现反常。不同A l含量的Fe3A l块体材料的耐磨性与其力学性能密切相关。不同载荷下Fe3A l块体材料的磨损机制有着明显差异:低载荷下磨损表面发生塑性变形,磨损形式是以磨粒磨损为主的微切削和微犁沟;而在高载荷下,应力集中产生裂纹并迅速扩展,最终导致疲劳断裂,以片层状剥落为主要特征。

金属间化合物Al_3Fe熔体结构的温度变化特性研究

利用分子动力学模拟技术,详细考察了在快速凝固条件下Al_3Fe熔体结构的温度变化特征.结果表明:Al_3Fe熔体中存在不同类型的原子基团.原子集团是以各种各样的键对和多面体的形式存在的.利用键对分析技术,计算出了不同温度下的键对类型数和二十面体的两类键取向序参数,分析了Al-Fe合金在快速凝固条件下非晶形成的演化特点.

金属间化合物Fe_3Al的研究进展

对Fe3Al基合金及其相关领域的研究进展进行了综合评述,主要包括:Fe3Al基合金的制备方法和加工性能的改善、Fe3Al基合金的超塑性变形工艺、Fe3Al基复合材料性能的改善、热处理对Fe3Al基合金的强韧化作用。着重论述了Fe3Al基合金的制备方法、强韧化措施、热处理以及复合材料等研究现状,并介绍了近年来Fe3Al基合金及其复合材料在工程上的一些应用情况。

金属间化合物Fe_2B在液态锌中的腐蚀机制

利用扫描电镜、电子探针以及X射线研究了Fe2B的微观组织及被液态锌腐蚀后的界面形貌及化学组成,并运用固体与分子经验电子理论(EET)建立了Fe2B的价电子结构,对腐蚀过程中的反应扩散机制进行了合理的分析.结果表明:Fe2B在液态锌中的腐蚀机制以反应扩散为主;首先液态Zn原子扩散到Fe2B固体表面,然后沿能量较高的晶界进入Fe2B基体;Zn原子在Fe2B晶格中有限固溶,引起了Fe2B晶格畸变,同时在热应力作用下,Fe2B基体产生大量裂纹,液态锌沿着裂纹扩展方向渗入;当晶格畸变达到极限时,Fe原子周围的化学键全部断裂,Fe成为"自由"原子;"自由"的Fe原子与周围的Zn原子发生反应,生成Fe-Zn化合物;化合物从基体上剥落下来,漂移到液态锌中;Fe原子成为"自由"原子需要的能量越高,材料的耐腐蚀性能越好.

Fe_3Si金属间化合物高温抗氧化性能研究

采用电弧熔炼法制备了Fe3Si金属间化合物。选用AISI304不锈钢作对比,研究了Fe3Si在800℃和900℃空气环境中的高温抗氧化性能,利用XRD,SEM,EPMA等测试设备对Fe3Si金属间化合物进行了表征。结果表明:在800℃,900℃下,Fe3Si金属间化合物都表现出较AISI 304不锈钢更好的高温抗氧化性能。其在800℃的氧化动力学近似表现为抛物线、线性复合规律9,00℃下则转变为单一的二次抛物线规律。800℃下,Fe3Si初始的氧化膜生长机制受Si的扩散过程控制,而后因氧化膜剥落严重而转变为Si的氧化反应控制;900℃下,Fe3Si的氧化动力学过程主要受扩散过程控制,Si的扩散是氧化膜生长机制的主因,辅有Fe从SiO2膜向外扩散的传质过程。

Fe3Al金属间化合物性能特点及熔制工艺研究

叙述了金属间化合物的相关知识，介绍了Fe—Al系金属间化合物的结构特征、性能特点和应用前景，强调指出由于该材料优良的抗高温氧化性能、耐磨性和耐腐蚀性而具有重要应用价值。研究了用感应电炉在大气条件下熔炼Fe-Al金属间化合物的生产工艺过程，成功地浇注出金属铸件。

Fe_3Al金属间化合物多孔材料的研究

采用粉末冶金方法制备了Fe3Al多孔材料,研究了烧结温度等工艺参数对Fe3Al多孔材料的力学性能、过滤特性的影响,考察了制得的Fe3Al多孔材料的高温强度和耐腐蚀性能。结果表明,Fe3Al烧结多孔材料具有很好的抗拉强度、渗透特性和耐腐蚀性能。

Fe(Ni)-Sn体系金属间化合物纳米粒子中初生相的预测

以Miedema半经验模型和比热容随温度有效形成热变化的经验公式为基础,结合基本热力学关系式对Fe-Sn和Ni-Sn体系的有效形成热及有效形成热随温度的变化进行了计算.采用电弧放电法制备了Ni-Sn和Fe-Sn纳米粒子.XRD结果表明,在Ni-Sn系中金属间化合物的初生相为Ni_3Sn_4,而Fe-Sn系中出现的为FeSn_2.计算结果与相应纳米颗粒体系的实验结果吻合较好.

Ni-20Al-30Fe金属间化合物合金超塑性的研究

研究了金属间化合物合金 Ｎｉ－２０Ａｌ－－３０Ｆｅ的超塑性行为及其机理结果表明，该合金的显微组织由 β相和 γ／γ’相组成；在 １０２──１２５３ Ｋ， １．６７×１０－４—３．３４×１０－３ Ｓ－１拉伸变形时，合金呈超塑性，最大伸长率可达 ４６９％． ＳＥＭ分析发现超塑性变形试样的断口呈韧性特征。

Fe_3Al金属间化合物的机械合金化

利用X射线衍射(XRD)、示差扫描量热计(DSC)以及透射电镜(TEM)研究了Fe-Al元素混合粉末球磨过程中的结构演变。结合Fe3Al各种相衍射规律的分析，阐述了合成的B2-Fe3Al在XRD中未出现超点阵衍射峰的原因。球磨中，加工硬化和回复这一相互矛盾的过程，决定球磨粉末具有极限晶粒度。

Fe_3Al金属间化合物的电学性能

本文研究了Fe3Al金属间化合物的电学性能结果表明，二元Fe3Al有很高的电阻率：二元Fe3Al的电阻率与Al含量有关；合金化可进一步提高Fe3Al的电阻率在20—1100℃范围内．发现Fe3Al的电阻率在某些温度区内存在反常现象，对这一现象本文进行了理论分析.

激光熔覆制备Fe-Al金属间化合物覆层

分别以纯Fe3Al粉、铁基合金粉+铝粉为原料,采用激光熔覆工艺在钢基体表面制备Fe-Al金属间化合物。利用扫描电镜、能谱仪与X射线衍射等方法对熔覆合金层以及与钢基体的结合界面等进行了显微组织与相结构的析。结果表明,采用这两种原料均可以获得与基体之间良好冶金结合的Fe-Al合金覆层,覆层组织致密,均与基体实现了良好的冶金结合；直接熔覆Fe3Al工艺的覆层存在裂纹现象,而铁基合金粉+铝粉反应合成工艺的覆层组织含少量孤立微孔隙,但无裂纹缺陷；直接熔覆Fe3Al的覆层组织由粗大的等轴状晶团构成,等轴状晶团内部及晶界由大量极细小的板条状Fe3Al晶粒构成,许多相邻板条晶之间具有一致的晶体取向；反应合成工艺的覆层组织主要由大量细密、均匀的树枝晶构成,树枝晶所含元素的原子比Fe:Al:Ni:Cr:Si大约为55:24:8:8:5。

机械合金化制备Fe_3Si金属间化合物的研究进展

综述了用机械合金化法制备金属间化合物Fe_3Si的研究现状和发展情况。介绍了球磨时间、球料比、分散剂等球磨参数对Fe_3Si机械合金化过程的影响,同时还介绍了热处理工艺对Fe_3Si合金的影响,以及Fe_3Si机械合金化后粉体的成形烧结工艺及性能。讨论了制备金属间化合物Fe_3Si机械合金化的发展前景。

Fe-Al金属间化合物的高温抗氧化性能

通过增重法获得Fe_3Al金属间化合物在800～900℃温度范围内的抗氧化性能指标优于镍基合金。应用俄歇谱仪、SEM及X射线衍射分析等微观分析方法可以发现氧化性能优良是由于Fe_3Al试样表面在高温氧化过程中形成了Al_2O_3保护膜,阻止了基体进一步氧化。在Fe_3Al中加入少量的稀土元素Ce没有显著改变材料的抗氧化性能,但是2at％左右的Cr加入后,会导致在氧化初期氧化速率的增高。