Fe-Al-Ta共晶合金高温性能研究

发布时间：2022-05-02 23:45

　　铁铝金属间化合物在微观结构上具有一定的"长程有序"的特点的化合物,且相比于其他的金属间化合物,铁铝金属间化合物在物理性能（如抗高温氧化、耐热腐蚀和抗硫化腐蚀）和力学性能（如比刚度和比强度）等方面有巨大的优势,其韧性高于高温陶瓷材料但低于镍基合金。因铁铝基材料在密度、抗冲击性能、耐磨性能和成本等方面具有一系列的优势,故铁铝基材料在结构材料的研究与使用方面有广阔的发展空间,有希望取代传统的不锈钢、钛合金、镍基合金等,但Fe-Al系金属间化合物在工程中的应用中受到室温脆性与600℃以上时强度急剧降低两个关键性因素的制约。本文通过向铁铝金属间化合物中加入微量的钽元素采用Bridgman定向凝固技术制备凝固速率为90、100、200、400、600μm/s的Fe-Al-Ta共晶复合材料,研究了其凝固组织特征,并采用经典理论模型预测了不同凝固速率的Fe-Al-Ta共晶的层片间距。采用拉伸试验和三点弯曲法研究了600℃高温的Fe-Al-Ta共晶复合材料的拉伸性能和断裂韧性。通过分析、对比高温和室温的断口形貌和应力应变曲线,可以发现,在高温时,材料的断裂方式是韧性断裂,高温时的抗拉强度高于室温时的抗拉... 

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

Fe-Al合金相图[10]

B2、DO3型结构

西安建筑科技大学硕士学位论文8用效果[69]。最近，贺跃辉等[70-72]提出制备的铁铝金属间化合物多孔材料采用铁/铜和铝两种元素制成混合粉末反应烧结工艺技术的指导思想，该烧结技术对于制备的多孔材料不仅具有优异的高温力学性能，并且在高温含硫气氛中也具有优异的孔径稳定性。然而由于金属元素混合粉末反应烧结技术独特的造孔机理，因此容易导致发生较大幅度的膨胀，而使坯体在在烧结的过程中也会产生许多裂纹，因此需要严格控制烧结工艺参数。1.5定向凝固高温合金技术1.5.1定向凝固高温合金技术的发展为了能够使金属材料在特定的单一特定取向生长成有柱状晶体的结构材料，人们采用一些强制措施，确保在材料凝固生长过程中由于金属材料熔体具有在特定生长方向具有特定的温度梯度，从而可以使得晶体在与材料热流生长方向相反的特定方向上凝固生长，此时的凝固生长方法被人们称为定向凝固技术[73]。该技术的原理如图1.3所示。在凝固过程中，熔体沿垂直于固-液界面的单一方向散热。图1.3定向凝固技术原理图Fig.1.3Principleofdirectionalsolidification定向凝固材料技术可以较好地有效控制材料凝固组织晶粒的取向，消除材料横向晶界，提高材料的纵向力学性能，已发展成为富有生命力的一种工业凝固手段。目前，以液态金属冷却技术为主要代表的高温度梯度定向凝固技术，已经发展成为航空航天发动机和燃气轮机叶片的一种重要制备工艺方法。但在凝固处理过程中由于晶体尺寸、截面变化、外界环境控制等参量对其生长取向的影响以及元素偏析、熔体对流和凝固过程析出相等对组织和缺陷的作用机理等诸多方面都


本文编号：3650197