Fe-Al系化合物合金的制备与组织性能研究

发布时间：2017-06-23 23:03

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【摘要】：本文采用燃烧合成非平衡制备方法和熔炼铸造平衡制备方法制备了Fe3Al有序 合金。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜、硬度计 研究了产物的物相、显微组织、断口形貌和硬度值。 对于低放热燃烧合成体系-Fe／Al混合粉末的燃烧合成来说，当采用合适的活 化手段时，制得了具有一定致密度的Fe3Al金属间化合物块体材料。研究表明：1． 适当提高预压毛坯的相对密度，有利于体系的燃烧合成反应；2． 在一定温度下，提 高预热温度(热学活化)有利于体系的合成反应；3． 在一定时间内，机械球磨(即 机械活化处理)的时间越长，越有利于体系的燃烧合成反应的进行。综合这些活化 手段，可以使Fe／Al混合粉末燃烧合成体系发生热爆反应。但是采用此方法所制得 的块体材料致密度小，孔隙率高，硬度值较低，性能较差。 利用高频感应电炉，，采用平衡制备技术-熔炼铸造方法制得的Fe-Al系金属间 化合物具有较高的硬度值，且组织致密。但是，铸态下的组织为粗大的枝晶组织， 且存在枝晶偏析。采用在1000℃下保温15h的均匀化退火处理可以消除枝晶，使得 组织细小均匀。均匀化处理后结合中温热处理技术，得到以FeCrAl固溶体为基体 FeCr为弥散相的双相合金(Fe3(Al0． 5,Cr0． 5) )，其硬度值高，力学性能较好。但是， 无论是铸态下，还是热处理态下，其室温塑性较差，具有室温脆性；其断裂为脆性 解理断裂。 经研究发现，采用平衡方法(熔铸法)制备的Fe3Al金属间化合物合金的性能 比采用非平衡方法(燃烧合成)制备的同样成分的Fe3Al块体材料的性能要好。
【关键词】：Fe_3Al 平衡/非平衡制备技术 燃烧合成 显微组织
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TG131
【目录】：

• 第一章 绪论6-24
• 1.1 金属间化合物有序合金的特点及应用6-8
• 1.2 Fe-Al系金属间化合物国内外研究现状8-22
• 1.2.1 Fe-Al系金属间化合物的相图和晶体结构9-10
• 1.2.2 Fe-Al系有序合金的力学性能10-12
• 1.2.3 Fe-Al系有序合金的化学性能12-14
• 1.2.4 Fe-Al系有序合金的电学性能14-15
• 1.2.5 氧化物弥散强化Fe-Al系有序合金的研究15-16
• 1.2.6 Fe-Al系有序合金的制备16-20
• 1.2.7 Fe-Al系有序合金合金的实用化技术20
• 1.2.8 Fe-Al系有序合金合金的热变形20-22
• 1.2.9 Fe-Al系有序合金的发展趋势与存在的问题22
• 1.3 本课题研究的意义22-23
• 1.4 本课题研究的主要内容23-24
• 第二章 实验过程24-30
• 2.1 实验方案24
• 2.2 实验设备24-27
• 2.2.1 试验设备的选择24
• 2.2.2 实验设备的介绍24-27
• 2.3 分析仪器27-28
• 2.4 原料28
• 2.5 实验工艺路线28-30
• 2.5.1 燃烧合成工艺28-29
• 2.5.2 熔铸法工艺过程29-30
• 第三章 试验结果30-47
• 3.1 Fe3Al的燃烧合成30-36
• 3.1.1 压力对Fe3Al燃烧合成的影响30-32
• 3.1.2 热学活化对Fe3Al燃烧合成的影响32-33
• 3.1.3 机械活化对Fe3Al燃烧合成的影响33-36
• 3.2 熔铸法制备Fe3Al系有序合金36-43
• 3.2.1 铸态试样的组织与性能36-38
• 3.2.2 均匀化退火试样的组织与性能38-39
• 3.2.3 中温退火试样的组织与性能39-42
• 3.2.4 热处理对合金性能的影响42-43
• 3.3 球磨过程中Fe／Al混合粉末的摩擦化学效应43-47
• 3.3.1 球磨时间对晶粒尺寸及显微应变的影响43-44
• 3.3.2 转速对晶粒尺寸及显微应变的影响44-45
• 3.3.3 有效温度系数与晶粒尺寸及显微应变的关系45-47
• 第四章 分析与讨论47-58
• 4.1 燃烧合成热力学分析47-51
• 4.1.1 Fe／Al体系的绝热温度的计算47-48
• 4.1.2 机械与热学活化对绝热温度的影响48-49
• 4.1.3 3Fe／Al混合粉末燃烧合成产物的热力学分析49-51
• 4.2 Fe_3Al熔铸合金组织的热力学分析51-53
• 4.3 非平衡制备法与平衡制备法试样硬度的差别53-54
• 4.4 非平衡与平衡制备法显微组织的区别54
• 4.5 热处理对组织性能的影响54-58
• 结论58-59
• 参考文献59-63
• 致谢63-64
• 攻读硕士学位期间发表的论文64

【引证文献】

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 陈辉;基于Mo_5Si_3难熔金属硅化物的合金化与复合化改性[D];兰州理工大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 赵雪;Cu对原位合成Al_2O_3/Mo_5Si_3复合材料组织与性能的影响[D];兰州理工大学;2011年

2 胡增智;铁铝金属间化合物组织和性能的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

3 谷征征;反应合成Ni（Fe）-Al金属间化合物的研究[D];山东科技大学;2011年

4 贾建刚;基于Fe_3（Si_x，Al_（1-x））型有序合金的元素混合粉末球磨机械化学研究[D];兰州理工大学;2006年

5 李超;基于神经网络的双辉等离子表面冶金仿真预测系统的开发[D];南京航空航天大学;2007年

6 赵明星;Fe-Al金属间化合物的制备及其耐海洋环境腐蚀性能的研究[D];中国海洋大学;2007年

7 邹欣伟;热压原位反应合成金属/金属硅化物复相合金的初步研究[D];兰州理工大学;2008年

8 李艳红;快速烧结法制备Fe-Al金属间化合物[D];青岛科技大学;2009年

9 石少玉;Me-Mo-Si(Me=W, Nb)系高温三元金属硅化物的制备与表征[D];兰州理工大学;2009年

10 宋秋香;难熔金属硅化物（Mo_（1-x），Nb_x）_5Si_3合金的制备及腐蚀性能研究[D];兰州理工大学;2010年

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本文编号：476485