微波辅助燃烧合成铁铝金属间化合物的组织与性能研究

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1、硕上论文微波辅助燃烧合成铁铝金属间化合物的组织与性能研究摘要本论文以Al、Fe203粉末为原料，采用微波辅助燃烧合成技术制备铁铝金属间化合物，并调整反应原料之间的比例制备了一系列不同Al含量的铁铝金属间化合物(A1at．％分别为21％、25％、28％、32％、36％)，研究了Al含量的变化对产物组织与性能的影响。在Fe．28Al合金基础上添加3at．％的合金化元素Cr，研究了Cr对Fe．28Al组织和性能的影响。通过热力学理论计算了反应体系的绝热温度Tad，从热力学角度分析了反应发生的原因，研究了绝热温度Tad随Al含量的变化规律，并讨论了Tad对组织形成的影响，探讨了组织

2、的形成机制。结果表明：采用微波辅助燃烧合成技术，成功制备了块体纳米晶Fe．舢系列金属间化合物，合成的产物组织形态为纳米尺度的Fe3舢基体上分布着微米尺度的针状与颗粒状Fe3A1相，基体晶粒尺寸为30---'50nm，针状相尺寸为数百微米。在Fe3Al成分范围内，改变舢原子含量均能获得纳米晶组织。与化学计量成分Fe．25A1相比，非化学计量成分的组织中针状相更粗大，当A1含量达到36％时，凝固组织表现出枝晶特征；微量合金元素Cr的添加使组织中针状相消失，产生了大量的颗粒相。微波辅助燃烧合成制备的铁铝合金，其硬度大约在420HV"-'650HV之间，比传统铸态的硬度(250HV

3、)IjY]显提高；其磨损率比铸态Fe3舢要低一个数量级；随着舢含量的增加，Fe3舢的耐磨性提高。添加Cr，降低了Fe．28A1的磨损率。关键词：微波辅助，燃烧合成，纳米晶，铁铝，金属间化合物，摩擦磨损AbstractIron—aluminideintermetallicswerepreparedbymicrowave．assistedcombustionsynthesistechnology,basedonrawmaterialsofA1andFe203powders．Aseriesofiron-aluminideintermetallics(thecontentsofA1

4、at．％：21％，25％，28％，32％，36％)werepreparedbyadjustingtheproportionofmixture．TheeffectofA1contentonmicrostructureandpropertiesWasinvestigated．ThemicrostructureandpropertiesofFe．28A1alloywerealsostudiedafteradditionof3at．％Cr．Theadiabatictemperature(T劫ofreactionsystemWascalculatedbyusingthermodyna

5、micstheory．Fromthepointofviewofthermodynamics，thecauseofreactiongenerationWasanalyzed，andthevariationofTadwithdifferentcontentofA1，aswellastheeffectofTadonmicrostructureformationwasinvestigated．Inaddition,themechanismofmicrostructureformationwasdiscussed．Theresultsindicatethatbulknanocryst

6、allineFe-AIintermetallicsaresuccessfullvpreparedbymicrowave-assistedcombustionsynthesis．ThemicrostructureofproductsisnanocrystallineFe3A1matrixwiththegrainsizeof30nm'--50nmdispersedwithacicularandgranularphaseofFe3A1withseveralhundredmicrometresorderofmagnitude．Intherangeofstoichiometricco

7、mpositionofFe3A1，microstructurewithnanocrystallineisobtainedwhenAIcontentisaltered．Theacicularphaseinnon．stoichiometriccompositioniscoarserthanthatofFe·25A1alloywithstoichiometriecomposition．ThesolidificationmicrostructureischaracterizedwithdendriteswhenAIat．％