felt3gtal块体材料的热压烧结制备与性能研究

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1、山东大学硕士学位论文摘要Fe3Al金属间化合物的抗氧化、硫化性，抗硝酸腐蚀性以及高温强度、高温蠕变性能都优于大部分金属材料，而导热性与塑性好于非金属材料，是介于合金与陶瓷之间的一种新型廉价材料。Fe3Al金属间化合物独特的长程有序结构使其位错运动和原子扩散困难，导致其塑性较差，对其作为高温结构材料的应用有一定的局限性，但是在摩擦磨损应用场合下，由于材料受力多为压力，对其塑性的要求不是十分苛刻，关键是材料的硬度、强度以及加工硬化速率，因此Fe3Al金属间化合物在摩擦学领域有着巨大的应用潜力。本研究采用机械合金化结合退火处理工艺制备了F

2、e3Al粉体，经真空热压烧结制得Fe3Al烧结块体材料。对材料的微观组织结构、物理力学性能、摩擦磨损性能、耐氧化腐蚀性能等进行了分析讨论，并研究了Al元素的含量以及Ti、Ni、Cr等合金元素对Fe3Al块体材料各项性能的影响。研究结果表明：(1)制得的Fe3Al块体材料相对密度大于97％，以有序度较低的B2结构为主，同时弥散分布着少量A1203颗粒，晶粒尺寸为600"--'800nm；(2)Fe3A1块体材料的室温力学性能较铸态有明显提高，其室温抗弯强度为1000～1400MPa，压缩屈服强度和压缩应变分别为1200～1800MPa

3、和10％～15％，洛氏硬度为HRC55～60，Fe3A1中的Al含量以及合金元素的加入对于材料的力学性能均有较大的影响；Fe3Al块体材料具有优异的耐磨性能，(3)机械合金化结合热压烧结制各的合金元素的加入均不同程度的改善了材料的耐磨性能，低载荷下磨损表面发生塑性变形，磨损形式为磨粒磨损为主的微切削和微犁沟，在高载荷下应力集中产生裂纹并迅速扩展，最终导致疲劳断裂，以片层状剥落为特征；(4)热压烧结Fe3Al试样在1100℃以下抗氧化性能较好，当温度超过1300℃时抗氧化性能急剧下降，少量的Cr元素能促进Fe3Al体材料中a．A120

4、3的形成从而提高材料的抗氧化性能，Ti元素的加入能起到细化晶粒的作用而使Fe3Al材料的抗氧化性能明显提高。关键词：Fe3Al；金属间化合物；机械合金化；热压烧结山东大学硕士学位论文ABSTRACTFe3A1intermetallicsarenewtypesofinexpensivematerialwhosepropertiesarebetweenmetalandceramic．Thepropertiesofantioxidation，sulfuringproperty,nitricacidcorrosiveresistance，h

5、ightemperaturestrengthandhightemperaturecreeparebetterthanmostofmetalmaterial，withitsthermalconductivityandplasticityarebetterthanceramics．Fe3A1intermetallicshavelongrangeorderedstructure，whichpreventthedislocationmotionandatomicdiffusioninfluencingitsplasticity,SOasat

6、ypeofhightemperaturestructuralmaterialislimited．OntheFrictionandWearapplication，itisnotcriticalfortheplasticityofthematerial，butthestrengthandhardnessandtheworkhardeningrateisdemanded，SOFe3A1intermetallicshavegreatapplicationpotentialinthetribologyfields．Inthispaper,Fe

7、3AIpowderisfabricatedbymechanicalalloyingandannealingtreatment，andtheFe3A1bulkmaterialsarepreparedbyvacuumhot-presssintering．Themicrostructure，physicalandmechanicalproperty,frictionandweal"property,oxidationandcorrosionresistancearediscussed．ThecontentofA1inFe3A1andthe

8、influenceofTi、Ni、CronthepropertiesofFe3AIbulkmaterialareresearchedinthispaper．Theresearchresultsarelistedasfallows．(1