真空熱壓制備納米晶Fe-,3-Al及其復合材料的結(jié)構(gòu)和性能.pdf

1、Fe-Al金屬間化合物性能優(yōu)越，有著廣闊的應用前景，制約Fe-Al金屬間化合物發(fā)展及實用化的兩個關鍵問題是室溫脆性及600℃以上強度和蠕變抗力急劇降低。采用機械合金化等技術細化晶粒，在Fe-Al金屬間化合物基體中加入增強相等方法有望改善其室溫及高溫性能。 本研究采用機械合金化(MA)方法制備了納米晶Fe3Al粉體，以及添加了不同Ti、B含量的Fe3Al基納米復合粉體；再利用真空熱壓燒結(jié)的方法，制得不同Ti、B成分的塊體復合材料。

2、利用XRD，TEM和SEM等方法對制得的粉體和相應塊體的微觀結(jié)構(gòu)進行了表征，并測試了燒結(jié)塊體密度、硬度及抗彎強度等一系列力學性能。研究了球磨以及燒結(jié)過程中粉體及塊體復合材料結(jié)構(gòu)的變化以及增強相等因素對其結(jié)構(gòu)和性能的影響。 Fe72Al28混合元素粉在球磨過程中，Al逐漸溶入Fe晶格，形成Fe(Al)無序過飽和固溶體；Fe-Al-Ti-B四元混合粉體在球磨時形成Fe(Al，Ti，B)無序過飽和固溶體，并向非晶態(tài)轉(zhuǎn)變。隨著球磨時間延

3、長，晶粒尺寸不斷細化，晶格常數(shù)逐漸增加。一開始變化速度較快，在球磨一段時間后變化速度減緩，結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，球磨基本完成，晶粒尺寸在納米級。 球磨后的粉體在1200℃，25MPa，真空度3×10-3Pa，保溫1h真空熱壓燒結(jié)成致密塊體。燒結(jié)過程中，試樣發(fā)生晶粒長大，但晶粒尺寸仍在納米級。Fe72Al28二元塊體中，形成高度有序DO3結(jié)構(gòu)的Fe3Al，并有少量Fe3AlC0.5生成；在Fe72Al28中添加不同量Ti33B67的四元塊

4、體中，除了形成Fe3Al基體外，還生成了一定量的TiB2和Fe2B。部分聚集成致密的大顆粒鑲嵌在基體中，還有些細小顆粒彌散分布在基體中。經(jīng)機械合金化和真空熱壓燒結(jié)制備的納米晶Fe3Al塊體材料與普通的鑄態(tài)Fe3Al相比，強度、硬度等力學性能已經(jīng)有了較為明顯的提高；而添加了Ti和B的硼化物增強Fe3Al基納米復合材料，一些性能又有所改善。其中，添加5at％Ti33B67成分的四元塊體擁有最大的抗彎強度1440MPa，硬度461.3Hv，該