等離子噴注技術(shù)制備Al-Fe合金組織及性能的研究.pdf

1、本文回顧了Al-Fe合金國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，在前人的研究基礎(chǔ)上創(chuàng)新地提出了等離子噴注技術(shù)用于制備Al-Fe合金，通過Fe/Al化學(xué)體系熱力學(xué)及動力學(xué)的計(jì)算，論證了該方法的理論可行性，并在實(shí)驗(yàn)中得以驗(yàn)證。針對Fe含量、鋁液溫度、工作電流等實(shí)驗(yàn)參數(shù)的影響進(jìn)行研究，探索其影響規(guī)律；通過合金化元素Ni的添加以改善Al-Fe合金組織、提高合金性能；進(jìn)行熱處理實(shí)驗(yàn)，對材料進(jìn)一步處理，并分析其熱穩(wěn)定性。
　　研究結(jié)果表明，等離子噴注法利用原位反應(yīng)生

2、成Al3Fe合金相，Al3Fe存在著多邊形與細(xì)針狀兩種形態(tài)，多邊形Al3Fe由Fe粉與鋁液原位反應(yīng)生成，細(xì)針狀A(yù)l3Fe由溶解的Fe在凝固時析出生成。
　　Al3Fe在合金中的體積分?jǐn)?shù)與Fe含量直接相關(guān)，F(xiàn)e含量越高，Al3Fe體積分?jǐn)?shù)越高，同時使得合金密度、硬度、抗拉強(qiáng)度上升，但Fe含量越高，合金的延伸率越低，并且由于合金液粘度提高而較易產(chǎn)生氣孔。
　　鋁液溫度對合金組織及力學(xué)性能有較大的影響，鋁液溫度越高，Al3Fe越粗

3、大、且越易趨向長針狀生長，從而導(dǎo)致合金力學(xué)性能嚴(yán)重下降，對于Al-10％Fe合金，鋁液溫度在800℃以下時，Al3Fe顆粒尺寸較小，合金性能較好。
　　工作電流在球化、加熱、加速Fe粉方面有有益效果，能促進(jìn)Fe粉與鋁液的反應(yīng)，但工作電流過高時，將導(dǎo)致Fe粉與鋁液的實(shí)際反應(yīng)溫度過高，從而增加Al3Fe長針狀的趨勢，對于Al-10%Fe合金，工作電流在200A~300A之間時較為適宜。
　　Ni元素對于改善合金組織、提高合金性能

4、上有不錯的效果。研究發(fā)現(xiàn)，Ni的加入將生成Al9FeNi，從而抑制細(xì)針狀A(yù)l3Fe的生成并減少多邊形Al3Fe的尖角部分、細(xì)化多邊形Al3Fe顆粒。分析認(rèn)為，Ni元素的細(xì)化機(jī)理在于其將與部分溶解于鋁液中的Fe一同析出，由于Ni元素占據(jù)了Fe的位置，使得Al3Fe的針狀生長方式受阻，因此，Al3Fe來不及長成針狀便凝固下來，從而生成細(xì)顆粒態(tài)Al3Fe。但過多的Ni含量將導(dǎo)致Al9FeNi組織變?yōu)榇执?，對于Al-10%Fe合金，Ni元素含量