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。

Fe3Al金属间化合物及共复合涂层研究

Fe3Al基金属间化合物具有比重小、弹性模量高、抗氧化、抗硫化、耐热腐蚀等一系列优异的性能特点。同各种不锈钢、钴基和镍基高温合金相比．Fe3Al在高温腐蚀环境中，特别是在冲蚀条件下使用具有独到的优势。用作高温结构材料．室温脆性(延伸率<5％)

AlSc15中间合金中Al_(3)Sc金属间化合物的电化学行为及对局部腐蚀的影响

将过共晶AlSc15合金加热至液态,以10℃/h速率冷却得到毫米级尺寸的Al_(3)Sc金属间化合物。利用微区电化学和扫描开尔文探针力显微镜(SKPFM)研究了Al_(3)Sc金属间化合物在不同pH值的0.1 mol/L NaCl溶液中的电化学特征及对局部腐蚀敏感性的影响。结果表明,Al_(3)Sc金属间化合物存在自钝化现象,且在碱性环境中有明显的维钝区域;随着pH值的增加,Al_(3)Sc腐蚀电位逐渐降低,在中性和碱性条件下的腐蚀速率明显低于酸性条件下的;Al_(3)Sc金属间化合物与周围铝基体之间的伏打电位差约为40 mV,在铝合金中可能作为较弱的局部阴极,对电偶腐蚀的影响不大。

金属间化合物Al_(3)Ti多晶型性质的DFT理论研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理研究方法,考察了在DO_(22)、DO_(23)、DO_(19)和L1_(2)四种晶体结构下,Al_(3)Ti金属间化合物的热力学稳定性和力学性能。计算结果表明,四种结构的Al_(3)Ti生成焓均为负值,表明四者在热力学上均可以稳定存在。其中,DO_(23)-Al_(3)Ti的生成焓最负,热力学稳定性最高,其后依次是DO_(22)、L1_(2)、DO_(19)三种结构。力学性能计算表明,DO_(23)结构具有最高的杨氏模量E和体模量B。根据体模量B和剪切模量G的比值B/G,可知四种结构的Al_(3)Ti均呈脆性。各向异性指数A^(U)的排序为DO_(22)>DO_(23)>L1_(2)>DO_(19)。

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。

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。

Co,Cr和Ni对Fe_3Al金属间化合物相平衡的影响

利用集团变分法,计算了 Fe-Al-Co,Fe-Al-Cr;Fe-Al-Ni三元合金700 K等温截面的 Fe3Al相区. 三个三元合金等温截面的计算结果显示,Fe-Al-Ni相图中的 Fe3Al相区最小,Fe—Al-Cr相图中的Fe3Al相区最大;根据等温截面的几何性质,可以将Co和 Ni看成是一类原子,而Cr原子属于另一类.利用 Monte Carlo方法分析了Co,Cr和Ni对Fe3Al金属间化合物原子组态的影响.从不同原子在不同亚点阵上的占位情况和原子组态图都可以看出,Cr原子倾向于占据β亚点阵;Co和 Ni原子倾向于占据α亚点阵,也有一部分Co和 Ni原子倾向于与Al原子形成B2结构晶粒,分布于DO3晶粒中,这将加剧晶体中缺陷的形成.从 Monte Carlo法得到的这些结果,也可以看出Co和Ni属于一类原子,而Cr属于另一类.

多孔Fe_3Al金属间化合物的试验研究

通过粉末冶金添加挥发性造孔剂的方法制备多孔Fe3Al金属间化合物,分析了造孔剂的加入量和成形压力对开孔隙率以及渗透性的影响。通过图像分析与处理技术,利用Matlab语言设计了计算多孔Fe3Al金属间化合物信息维的应用程序,并以此为基础分析不同孔结构的信息维。

用粉末烧结法制备Fe_3Al金属间化合物块体材料

采用粉末烧结技术对人工研磨得到的纯Fe,Al元素粉末按一定的比例混合后进行烧结,并对烧结体进行不同条件的热处理,制备出Fe3Al金属间化合物块体材料。利用光学金相显微镜、X射线衍射分析了所制备的块体材料的物相组成和显微组织。结果表明,烧结试样经1100℃保温12h随炉冷至600℃保温1h空冷处理,可以得到较均匀、致密的Fe3Al金属间化合物块体材料。

热压烧结工艺制备Fe_3Al金属间化合物块材的显微结构和力学性能研究

采用机械合金化结合热处理工艺制备Fe3Al金属间化合物粉末,并通过热压烧结工艺制备Fe3Al金属间化合物块材。研究机械合金化和热处理工艺对所制备Fe3Al金属间化合物粉末的物相组成和显微结构的影响。并对Fe3Al金属间化合物块材的物相组成、显微结构和力学性能进行研究。采用机械合金化工艺球磨60h制备Fe-Al金属间化合物粉末;Fe-Al合金粉末经800、1000℃热处理工艺转变成Fe3Al金属间化合物粉末。研究表明,随着球磨时间的增加,Fe-Al金属间化合物粉末的颗粒尺寸逐渐减小。球磨60h得到的Fe-Al金属间化合物粉末的平均粒度为4～5μm。经800、1000℃热处理得到的Fe3Al金属间化合物粉末的平均粒度为4～5μm;热压烧结块材为Fe3Al金属间化合物相;热压烧结制备的Fe3Al金属间化合物块材的显微结构均匀致密;热压烧结工艺制备的Fe3Al金属间化合物块材的相对密度较高且具有较高力学性能。

超细Fe_3Al金属间化合物粉体对聚氯乙烯电性能的影响

首次对超细Fe3Al粒子填充PVC复合材料的电性能进行了研究。当超细Fe3Al粒子的加入量为5％(质量分数)时PVC复合材料的ρ下降较大,随着Fe3Al用量的增加,ρ变化不大;表面经HSt和A-172处理的Fe3Al/PVC复合材料的ρ分别下降了6个和7个数量级,表面处理对超细Fe3Al粒子在PVC基体中的分散性有很大影响;混炼时间为5min复合材料的ρ最低;Fe3Al粒径大于5μm,ρ随粒径变化较小,小于0.5um则ρ显著下降;超细Fe3Al/PVC复合材料在T小于80℃随温度升高,ρ逐渐有所增大,之后,随着温度的升高ρ有所下降。总之,超细Fe3Al粒子能够显著改善PVC基体的室温电性能。

Fe_3Al金属间化合物硫化腐蚀中晶粒变化及晶界扩散研究

本文采用真空熔炼法制备了Fe3Al金属间化合物,借助SEM,XRD,EDX等手段研究了Fe3Al在O-S混合气氛下800～1000℃的高温腐蚀行为及其中的晶相变化、晶界扩散过程,并从热力学和动力学方面对其腐蚀机理进行了分析。结果表明:Fe3Al合金在600～900℃范围内,具有较好的抗高温腐蚀性能。当温度超过1000℃或长时间腐蚀时,腐蚀速度迅速增加。

Fe_3Al金属间化合物多孔材料的孔隙特征

通过在Fe3Al粉末中添加挥发性造孔剂,利用粉末冶金技术制备了Fe3Al金属间化合物多孔材料,研究了其孔隙特性和成孔机理,并通过计算分析了孔隙比表面积及平均有效孔径。结果表明:随着Fe3Al多孔材料的开孔隙率不断增加,材料比表面积不断减小,平均有效孔径不断增大;通过近似计算,得出添加25%聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的试样平均有效孔径达到21.6μm,比表面积超过2 000 cm2.cm-3;Fe3Al多孔材料内部大孔壁上的微孔可以帮助造孔剂顺利挥发排除,也可以增加Fe3Al多孔材料比表面积和渗透性能。

热等静压烧结制备Ti/Al_(3)Ti金属间化合物层状复合材料的微观结构和性能

Ti/Al_(3)Ti金属间化合物层状复合材料因其本身具有高比弹性模量、低密度、高比强度、抗蠕变能力强、抗氧化能力强、耐高温等优异的性质,在航天精密零部件、装甲防弹、现代武器、汽车工业等领域广泛应用。利用热等静压烧结工艺制备了Ti/Al_(3)Ti金属间化合物层状复合材料,对复合材料的微观结构、显微硬度、压缩性能、拉伸性能进行了探究。结果表明:在保温700℃、压力为150 MPa条件下,烧结得到的复合材料无明显缺陷、界面结合良好;复合材料的硬度值呈周期性变化,Ti层在300 HV左右、Al_(3)Ti层在530—600 HV之间、中心线处在530—540 HV之间;Ti层的引入对复合材料整体韧性有所提升,在静态压缩测试中垂直于叠层方向的平均最大抗压强度为1185.1 MPa、平行于叠层方向为894.6 MPa,在静态拉伸测试中最大抗拉强度为281.7 MPa。说明,采用热等静压烧结工艺制备的Ti/Al_(3)Ti金属间化合物层状复合材料具有优异的力学性能。

复杂金属间化合物Al_(3)Mg_(2)相的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了立方晶系高温相β-Al_(3)Mg_(2)和六方晶系低温相β’-Al_(3)Mg_(2)的力学性质及电子结构。弹性常数的计算结果表明:β-Al_(3)Mg_(2)的晶体结构在力学上是不稳定的,β’-Al_(3)Mg_(2)具有力学稳定性结构。体模量B、剪切模量G、杨氏模量E、泊松比v、弹性各向异性指数A^(U)和硬度H的计算结果表明:在弹性范围内,β-Al_(3)Mg_(2)抵抗形变的能力远大于β’-Al_(3)Mg_(2);β-Al_(3)Mg_(2)为硬脆性相,β’-Al_(3)Mg_(2)为韧性相;β’-Al_(3)Mg_(2)的弹性各向异性指数A^(U)=0.01,接近各向同性。电子结构的计算结果表明:低温相β’-Al_(3)Mg_(2)具有典型的金属特性,在其费米能级附近未发现赝能隙的存在。铝合金和镁合金异种金属的连接应在合适的焊接条件下进行,有助于形成具有韧性的低温相β’-Al_(3)Mg_(2),为改善铝镁异种金属焊接接头的力学性能提供了一定的理论依据。

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_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;;

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。