Al/Fe_(2)O_(3)铝热剂粉尘着火敏感性

为明确铝热剂反应的着火特性,利用最低着火温度(minimum ignition temperature,MIT)和最小点火能(minimum ignition energy,MIE)测试装置,结合TG-DSC方法对4种Al粉与Fe_(2)O_(3)质量比为1∶4,1∶3,1∶2,1∶1的层状和云状Al/Fe_(2)O_(3)铝热剂进行了着火敏感性研究.结果表明,4种配比试样的粉尘层、粉尘云MIT均超出相关标准常规测试范围,在空气中质量比为1∶3铝热剂的反应触发温度为888℃,活化能为248.49 kJ/mol,说明铝热反应不容易触发;相同质量比的Al/Fe_(2)O_(3)粉尘云的MIE远高于粉尘层,层状MIE最低值为0.7 J,着火敏感性较强,这是因为Fe_(2)O_(3)在粉尘云状态的反应中充当惰化剂,而在粉尘层状态反应中为反应提供了活性氧自由基.

合金元素对Fe_3Al和FeAl合金力学性能的影响

本文研究了Mo,Si,B和化学计量成分对Fe_3Al和FeAl合金室温和高温拉伸性能以及组织结构的影响,结果表明,三种合金元素都使两种铁铝化物得到明显强化,但Mo和Si使其严重变脆,硼使FeAl增加塑性,断口由沿晶型变为穿晶准解理型。富Al的Fe_3Al和富Fe的FeAl合金室温塑性较化学计量化合物有明显提高。Fe_3Al从400—550℃,FeAl从400—500℃出现反常温度关系,用组织结构方面的结果对此进行了讨论。

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。

长程有序金属间化合物FeAl和Fe_3Al合金的高温氧化行为

本文用等温氧化法研完了FeAl、FeAl+lat％B和FeAl+4at％Si以及Fe_3Al,Fe_3Al+4at％Si和Fe_3Al+4at％Mo合金的高温氧化行为。结果表明,FeAl及其合金在1000℃的氧化动力学服从抛物线规律。3种FeAl合金100h的氧化增重仅及1Cr18Ni9Ti不锈钢的三分之一。Si使氧化增重增加,B改善后期(约90h以后)的抗氧化性能。X-射线衍射分析表明,氧化膜均为单一的α-Al_2O_(30)Fe_3Al及其合金经540℃,100h氧化后,前者氧化增重类似于1Cr18Ni9Ti,后者由于Mo或Si的作用抗氧化性能明显改善。

原位TiB_2/Fe_3Al基纳米复合材料的合成及其晶粒生长动力学(Ⅰ)——Fe-Al-Ti-B四元粉体的机械合金化

研究了机械合金化过程中Fe-Al-Ti-B四元粉体的结构演变,讨论了其合金化机制。研究表明,Fe-Al-Ti-B四元粉体的机械合金化通过Al、Ti、B原子向Fe晶格中扩散形成Fe(Al,Ti,B)过饱和固溶体。在机械合金化的早期(<10h),形成包覆结构的复合颗粒,合金化尚未进行。在机械合金化的中期(10-60h),首先形成具有几个同心圆环结构的复合颗粒,然后环状结构消失,同时Fe(Al,Ti,B)晶格常数迅速增加,但成分均匀化过程缓慢。在机械合金化的后期(60-80h),主要发生复合颗粒内部的成分均匀化过程,球磨80h后,复合颗粒内部各组元的成分已经非常均匀。Fe(Al,Ti,B)晶粒细小(6.8nm),晶格畸变严重,具有近似非晶态的结构。由于Ti、B元素的添加,Fe-Al-Ti-B四元粉体晶粒细化速率更快,但合金化速率明显降低。

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合金堆焊层的高温抗氧化性能研究

以Fe3Al合金为焊丝,用钨极氩弧焊在不锈钢基体上进行堆焊试验,考察堆焊层的高温抗氧化性能。结果表明:用钨极氩弧焊可以成功地获得Fe3Al合金堆焊层;在温度低于1000℃时,堆焊层具有优异的抗氧化性能;温度超过1000℃时,堆焊层的抗氧化性能随温度上升急剧下降;950℃时堆焊层的氧化 增重曲线近似于抛物线。

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

Fe_3Al基合金的堆焊工艺试验研究

采用钨极氩弧焊(GTAW)方法在1Cr18Ni9不锈钢基体上进行Fe3Al合金堆焊性试验,结果表明:在焊接电流为80A,焊接电压为13～15V,预热温度为150℃,焊接速度为1.5mm/s,单道焊,焊后空冷条件下,可以在不锈钢基体上得到高硬度且韧性较好的堆焊层,且焊缝成形良好,表面无延迟裂纹出现。

Cr和Nb对Fe_3Al合金组织结构和力学性能的影响

研究了利用热挤压细化晶粒及Cr和Nb合金化对Fe_3Al合金室温至高温拉伸性能和组织结构的影响。结果表明,晶粒细化可以提高Fe_3Al合金的强度和塑性;Cr具有韧化合金、提高解理强度的作用。400℃以上更明显;Nb的加入析出含Al的Fe_2Nb相,具有沉淀强化的作用,Nb和Cr的同时加入,明显提高550℃时的峰值屈服强度。

Fe_3Al系合金环境氢脆研究

研究了晶粒尺寸、形状、应变速率及预氧化对Ｆｅ_３Ａｌ系合金环境氢脆的影响，结果表明，细化晶粒能显著提高Ｆｅ_３Ａｌ合金在纯氧中的塑性及强度，但不能根本改善其环境氢脆敏感性；随着应变速率的提高，Ｆｅ_３Ａｌ合金在空气中的延伸率增加；Ｆｅ_３Ａｌ在空气及氢气中的脆化程度相似；预氧化能部分消除Ｆｅ_３（Ａｌ，Ｃｒ，Ｂ）合金的环境氢脆。实验结果可用表面化学反应是Ｆｅ_３Ａｌ材料环境致脆的控制步骤这一假设予以解释．

硼对Fe_3Al合金力学性能和显微组织的影响

本文研究了不同硼含量对Ｆｅ－２８Ａｌ－１．９４Ｃｒ合金组织结构和室温、高温力学性能的影响．加入０．０３８ａｔ．－％Ｂ后，有细小的（Ｆｅ，Ｃｒ）_２Ｂ相析出，随着硼含量增加，析出相增多增大，加入１．１８ａｔ．－％Ｂ后，析出相变成网络状．０．０３８－０．２２ａｔ．－％Ｂ可明显改善合金的塑性和强度，０．０３８ａｔ．－％Ｂ使合金压缩屈服强度由５３２ＭＰａ提高到６７８ＭＰａ，塑性由１５％提高到２５％，过量的硼不但降低了合金的塑性，也使强度明显下降．６００℃时，较低的硼含量对塑性有利，而较高的硼含量则可以提高高温强度．

Fe_3Al基合金力学性能和显微组织的关系研究

显微组织对 Fe3Al基合金的室温和高温力学性能以及抗蠕变性能有较大影响。研究表明 ,减少横向晶界并不是提高 Fe3Al合金室温塑性的最有效途径。通过加大形变量、细化显微组织 ,可以明显改善合金的室温力学性能 ,但使其高温性能下降。

Cr和Mo对Fe_3Al合金中微观缺陷和电子密度的影响

测量了二元Fe3Al及合Cr或Mo的Fe3Al合金的正电子寿命谱参数，计算了合金基体和缺陷处的价电子密度。实验结果表明，Al和Fe结合形成Fe3Al合金时，Al原子提供价电子与Fe原子的3d电子形成局域的共价键。Fe3Al合金中金属键和共价键共存。Fe3Al合金晶界缺陷的开空间大于Fe空位或Al空位的开空间，晶界缺陷处价电子密度比基体低，晶界的键合力较弱。在Fe3Al合金中加入Mo，降低了合金中的有序度，使晶界缺陷的开空间变小．但由于Mo原子半径比Fe大，当它取代Fe后，晶格发生畸变，体积增大，导致合金基体的价电子密度降低。在Fe3Al合金中加入Cr，合金基体和晶界的价电子密度都升高，金属键合力增强。Cr元素对改善Fe3Al合金的脆性有利。

机械合金化与放电等离子烧结制备Fe-Fe_3Al材料

为开发新型金属材料,采用机械合金化与放电等离子烧结的方法制备Fe-Fe3Al合金.根据Fe-Al二元相图与研究经验,对成分及工艺进行优化设计.用X射线衍射仪(XRD)对成分进行了定性分析,用扫描电子显微镜(SEM)观察了样品的表面与断口形貌,进行了能谱分析,并测试了致密度、显微硬度(HV)及抗弯强度、抗拉强度等力学性能.结果表明:对粉末进行预球磨,并在球磨前后对粉末进行搅拌混合处理,能更好地促使Fe与Al在高能球磨的过程中反应;经放电等离子烧结能够制备出Fe3Al/Fe两相材料,相对密度为99%以上,硬度为HV561,抗弯强度1426 MPa,抗拉强度640 MPa,力学性能优于文献报道的值.

双尺度Fe_(3)Si相调控对Cu-2.5Fe-0.2Si合金组织和性能的影响

通过在铜铁合金中添加微量Si元素,并利用组合形变热处理工艺对亚微米级Fe_(3)Si相和纳米级Fe_(3)Si相的析出行为进行调控。结果表明:处理后的Cu-2.5Fe-0.2Si合金中形成了大量细小的再结晶晶粒,其抗拉强度、电导率和伸长率分别为401MPa、69.25%IACS和12.50%。合金中纳米级Fe_(3)Si析出相与铜基体的位向关系为[011ˉ]Cu//[11ˉ1]Fe_(3)Si。双尺度Fe_(3)Si相对合金屈服强度的提高均有贡献。其中,纳米级析出相对屈服强度的贡献值更大,约为亚微米级第二相的6倍。相比于Cu-2.5Fe合金,Si的添加促进了合金基体中铁相的析出及细化,降低了动态再结晶温度,进而实现了合金强度、电导率和塑性的协同提高。

Mg在铸造Fe_3Al合金中的行为及其对力学性能的影响

研究了Mg在Fe_3Al合金中的分布及其对力学性能的影响适量的Mg(0.002wt-%)明显改善Fe_3Al的室温和高温力学性能Auger分析表明,Mg偏聚在晶界TEM观察发现,适量Mg增加晶界协调晶内变形的能力,使位错易于穿过晶界继续滑移变形SEM观察表明,Fe_3Al合金室温下均呈穿晶解理特征。

Fe_3Al合金与Q235钢扩散焊界面的析出相

采用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)和电子探针(EPMA)对Fe3Al/Q235扩散焊界面的析出相形貌进行观察和成分测定,研究微观析出相的形成以及工艺参数(T,t,P)的影响.结果表明,Fe3Al/Q235扩散焊界面靠近Fe3Al一侧形成FeAl(Cr)析出相,是引起扩散焊接头脆性断裂的关键.扩散焊温度T、保温时间t与析出相区宽度y符合抛物线规律:y2=3.5(t-to)exp[-5.6×104/(RT)].在降低加热温度和保温时间的条件下,增加焊接压力可促进Fe3Al/Q235界面原子的扩散,避免脆性析出相的形成,保证Fe3Al/Q235扩散焊接头的性能.

Cr含量对Fe_(3)Al合金电子结构及力学性能影响的第一性原理

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了Cr含量对DO_(3)-Fe_(3)Al合金电子结构及力学性能的影响.通过计算掺杂前后体系的形成热和结合能明确Cr在超晶胞模型中的占位;通过计算各体系的弹性模量、布居、态密度及差分电荷密度揭示了Cr对Fe_(3)Al合金力学性能影响的微观机制.结果表明:含量为3.125 at.%时,Cr优先占据FeΙ位,含量为6.25 at.%时,Cr倾向于占据FeΙ和Al位;Cr的掺杂提高了体系的稳定性,改善了合金的脆性,且增韧效果随着Cr含量的增加而增加;Cr掺杂改变了原子之间的电子分布,随着Cr含量的增加,Fe-Al之间p-d杂化电子数减少、共价键性减弱,同时原子之间电荷转移量增加,Fe-Fe键的增强以及Fe-Cr、Al-Cr反键的存在增强了体系的金属性,加之(100)面上共价键的减弱以及(010)面原子间键合强度的增加等因素都提高了Fe3Al合金的韧性.

渗碳对Fe_3Al基合金力学性能的影响

通过研究 F e3A l基合金经不同时间渗碳后其室温力学性能和高温力学性能的变化 ,发现碳的渗入使合金的强度与延伸率都有所下降 ,同时 F e3A l合金的有序转变温度 Tc升高 .C以固溶形式进入F e3A l合金 ,当 C渗入量超过其固溶度时 。