Fe-Al金属间化合物基复合材料的研究进展

对Fe-Al金属间化合物基复合材料及相关领域的研究现状进行了综合评述。着重介绍了增强相与基体界面的相容性、连续纤维及颗粒增强Fe-Al金属间化合物基复合材料的制备工艺和弥散强化Fe-Al金属间化合物基纳米复合材料的合成与烧结，以及Fe-Al金属间化合物基复合材料的力学性能等方面取得的研究成果。并就目前研究的不足以及该研究领域的发展方向提出了一些看法。     

Fe-Al金属间化合物研究概况与发展方向

本文系统阐述了Fe-Al金属间化合物的室温脆性本质和用热加工处理、合金化等传统工艺提高其室温塑性的研究成果,以及Fe-Al金属间化合物纳米化增塑的最新研究进展,并详细介绍了Fe-Al金属间化合物作为高温耐磨耐蚀涂层和高温气体净化多孔材料的研究新动向。     

高速电弧喷涂Fe-Al金属间化合物涂层

采用粉芯丝材和高速电弧喷涂技术(HVAS)制备了Fe-Al金属间化合物涂层,并研究了涂层的显微组织和室温至650℃的滑动摩擦磨损性能.结果表明:Fe-Al涂层的平均成分为Fe-20.0Al-14.1O(摩尔分数,%),主要相是Fe3Al,FeAl,α-Fe,Al2O3及少量Al;涂层具有较高的结合强度和硬度、较低的孔隙率及较高的高温耐磨性;高温下磨损面形成了大面积的氧化物保护层,降低了涂层的摩擦因数,而剥层磨损是涂层的主要磨损机制.涂层中Fe3Al和FeAl金属间化合物相较高的高温强度和硬度能有效地阻碍裂纹的产生、扩展及扁平颗粒的断裂,从而使Fe-Al涂层表现出优异的高温耐磨性.     

Fe3Al金属间化合物的高温抗氧化性能

当温度超过１０００℃时,二元ＦｅＡｌ的抗氧化性能随温度上升而争剧下降,对１２００℃氧化试样的ＳＥＭ分析发现试样表面存在晶须状氧化物,氧化层与基体的界面上有大量的孔洞。微量的Ｃｅ加入Ｆｅ３Ａｌ可显著地改善合金的抗氧化性能,在１２００℃长时间氧化后,含Ｃｅ的Ｆｅ３Ａｌ试样表面平整致密,且无氧化物剥落,其抗氧化性能比不含Ｃｅ的合金提高了一个数据级。     

磷酸处理对TiAl金属间化合物抗氧化性能的影响

研究了磷酸处理对ＴｉＡｌ金属间化合物恒温／循环氧化性能的影响,在８００－９００℃,碘酸处理降低ＴｉＡｌ的氧化速率一个数量级以上,且大大提高了ＴｉＡｌ的抗循环氧化能力;在８５０℃循环氧化２００ｈ未见氧化膜剥落,分析表明,抗氧化性能的提高源于磷酸处理促进了ＴｉＡｌ表面连续富Ａｌ２Ｏ３内层的形成。     

高速电弧喷涂Fe-Al涂层在800℃下的氧化性能

采用高速电弧喷涂技术(HVAS)在20G钢基体上制备了Fe-Al金属间化合物涂层，测试了涂层在800℃下的氧化性能．结果表明，Fe-Al涂层的氧化动力学曲线近似呈现对数规律，其在5h后的氧化增重低于20G钢；涂层的氧化物为Al2O3、Fe2O3、Fe3O4和FeO等，且其分布不均匀；涂层表面优先形成具有保护性的Al2O3膜，阻止了涂层的进一步氧化。     

Fe-Al、Ti-Al和Ni-Al系金属间化合物多孔材料的研究进展

总结Fe-Al、Ti-Al、Ni-Al 3大系金属间化合物的物相结构和基本特性,论述Fe-Al、Ti-Al和Ni-Al 3大类金属间化合物多孔材料的制备方法、孔结构表征以及耐腐蚀性能,并指出孔结构参数的可控性研究、复合材料的制备和焊接性能的提高是金属间化合物多孔材料未来的研究重点.     

Cr对TiAl金属间化合物高温氧化性能的影响

研究了Ｔｉ－５０Ａｌ，Ｔｉ－４５Ａｌ－１０Ｃｒ和Ｔｉ－５０Ａｌ－１０Ｃｒ（原子分数，％）合金在８００－１１００℃下的高温氧化性能。结果表明，Ｔｉ－４５Ａｌ－１０Ｃｒ合金在８００和９００℃形成的氧化膜具有与ＴｉＡｌ合金同样的分层结构，外层为ＴｉＯ２，内层为ＴｉＯ２和Ａｌ２Ｏ３的混合氧化物，在内外氧化层中间有一富Ａｌ２Ｏ３４的中间层，但内氧化层中有大量Ｃｒ掺杂，其氧化增重比Ｔｉ－５０Ａｌ的大，而１００     

金属间化合物的研究现状与发展

综述了Fe-Al、Ti-Al、Ni-Al金属间化合物的研究现状和发展趋势.金属间化合物是一种全新的材料,用途十分广泛,它以其优异的耐高温、抗氧化、耐磨损等特点,可望成为许多工业部门重要的结构材料,并且已经受到了材料工作者的广泛重视.     

Preparation of Fe-Al Binary System Intermetallic Compounds by Multi-Layered Roll-Bonding

Iron aluminides exhibit good resistance to high-temperature sulfidizing and oxidizing environments and potential for structural applications at high temperatures under corrosive environments. In this study, Fe-Al intermetallic compound was prepared by multi-layered roll-bonding of elemental Fe and Al foils. The process consisted of the accumulative roll-bonding (ARB) for making a laminated Fe/Al sheet and the subsequent heat treatment promoting a solid phase reaction in the laminated Fe/Al sheet. The microstructures produced at each processing stage were characterized by optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM) equipped with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). Vickers microhardness testing was used for hardness determination. A homogeneous intermetallic compound of Fe3Al or FeAl could be obtained after the subsequent heat treatment for 1.8 ks at 973 K and for 10.8 ks at 1123 or 1173 K.     

Laves相Ta-Cr系合金的高温抗氧化性研究进展

Laves相Ta-Cr系合金以其熔点高、适当的密度和良好的高温力学性能成为新型候选高温结构材料之一。综述了Laves相TaCr_2的氧化机制以及提高抗氧化性的方法,着重评述了掺杂、活性元素效应以及涂层保护方面的研究进展,指出了存在的问题及今后的研究方向。     

Effect of Laser Processing Parameters on the Formation of Intermetallic Compounds in Fe-Al Dissimilar Welding

Fusion welding of steel to aluminum is difficult due to formation of different types of Fe-Al intermetallics (IMs). In this work, 2 mm-thick steel was joined to 6 mm aluminum in overlap configuration using a 8 kW CW fiber laser. A defocused laser beam was used to control the energy input and allow melting of the aluminum alone and form the bond by wetting of the steel substrate. Experimentally, the process energy was varied by changing the power density (PD) and interaction time separately to understand the influence of each of these parameters on the IM formation. It was observed that the IM formation is a complex function of PD and interaction time. It was also found that the mechanical strength of such joint could not be simply correlated to the IM layer thickness but also depends on the area of wetting of the steel substrate by molten aluminum. In order to form a viable joint, PD needs to be over a threshold value where although IM growth will increase, the strength will be better due to increased wetting. Any increase in interaction time, with PD over the threshold, will have negative effect on the bond strength.     

Fe_3Al金属间化合物研究进展

简述了Fe_3Al金属间化合物的发展历程、性能、制备、应用和发展趋势.     

B2型Y基金属间化合物YX（X=g，Cu，In，Rh）延性预测

采用第一原理赝势平面波方法——CASTEP程序计算了4种B2型Y基金属间化合物YH（X=Ag，Cu，In，Rh）的部分弹性性质，计算结果与文献报道值基本一致。通过Pugh定律、Cauchy压力和泊松比等经验判据，分析并预测了它们的脆性／延性，其延性高低次序为：YRh〉YAg〉YCu〉YIn。电子结构分析表明：这4种金属间化合物良好的延性源于其较强的金属键，而不同程度的Y（d）-X（p）电子杂化则导致了其延性的差异。YIn中因In的P电子较多，杂化程度高，共价键方向性强，因而延展性最低，而YRh则由于存在Y（d）-Rh（d）电子间强的相互作用，增强了其金属键作用，因而延性最好。     

Cf/SiC复合材料的氧化及抗氧化技术研究进展

连续碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料（C_f/SiC）因其具有高比强、高比模、耐磨损、良好热稳定性以及耐高温等突出性能,成为航空、航天、高性能武器装备等高尖端领域极具潜力的热结构材料。但高温氧化是其工程应用上的弱点,会造成C_f/SiC复合材料性能的下降,直接影响到材料的使用寿命和安全性。分析C_f/SiC复合材料的氧化影响因素,从界面相、基体和表面涂层3个方面综述C_f/SiC复合材料高温抗氧化技术的研究进展,结果表明：不同的温度区间内C_f/SiC复合材料的氧化行为不同,而界面改性、涂层抗氧化和基体改性相结合是实现材料抗氧化的关键。     

钛合金表面抗高温氧化涂层的研究进展

钛合金在制造航空航天发动机等关键部件方面具有重要的应用价值,但高温性能不稳定是制约其发展前景的主要原因。采用激光熔覆技术在钛合金表面制备耐高温涂层,是在不改变钛合金材料整体性能的前提下赋予材料表面特殊性能的重要途径。首先介绍了钛合金的氧化行为,并简要分析了钛合金在氧化过程中的氧化特点及失效形式,指明其改善途径。随后总结分析了目前常用的镍基高温涂层、TiAl系高温涂层和高熵合金高温涂层的研究现状,其中镍基合金涂层具有较高的结合强度、良好的耐磨性和优异的耐蚀性,但由于涂层与基体中元素的扩散速率不同导致的差异,造成柯肯达尔空洞的产生,涂层变得不稳定,涂层与基体的结合强度降低。TiAl基合金的高温性能与镍基高温合金相近,且密度小,有代替镍基合金的发展趋势,其涂层表面可以生成均匀致密的Al2O3氧化膜,并且与钛合金基体间的化学成分差异小,基本不发生互扩散现象。但二元TiAl系涂层对于Al的用量有严格的要求,当其使用温度超过850 ℃时,抗氧化性能也会严重降低。因此Ti-Al-X系涂层中X元素（例如Cr、Si、Ni等元素）的添加,可以适当地降低Al含量,促进均匀致密的Al2O3氧化膜的形成,有效地阻止氧元素向基体的扩散,并且比二元TiAl涂层的脆性要低、塑性更好。高熵合金高温涂层具有许多优异的性能,调整其中某一种或者某几种元素的含量都可以进一步优化性能,因此应用前景极为广阔,但其还处于实验室研究阶段,元素配比的不合理,基体元素对熔覆层的反作用,都会使高熵合金的脆性和力学性能达不到理论效果,不能进入真正的应用阶段。最后展望了激光熔覆技术在钛合金表面制备高温涂层的发展趋势。     

B_2结构FeAl金属间化合物研究现状

B_2结构的FeAl金属间化合物因其独特的优良性能成为一种在高温材料领域内极具潜力的材料,但由于没有在改善其室温脆性方面取得重大突破,未能得到大量生产运用。综述了B_2结构的FeAl金属间化合物的特性和制备方法,分析了引起室温脆性的原因和解决途径,并对B_2结构的FeAl金属间化合物未来的研究方向进行了展望。     

碳化钨/金属间化合物硬质合金的研究进展

对目前国内外以金属间化合物Ni3Al、FeAl、Fe3Al为粘结相的碳化钨基硬质合金的制备方法和性能特点进行了综合评述,重点介绍了硬质合金国家重点实验室在以Ni3Al为粘结相碳化钨基硬质合金方面的最新研究成果及应用情况。结果表明:均匀细小的金属间化合物预合金粉末的制备以及适当控制界面反应是粉末冶金法制备碳化钨/金属间化合物硬质合金的有效方法。碳化钨/金属间化合物硬质合金的研究方向应集中在界面问题、金属间化合物粘结相的韧化、制备工艺和综合性能评价体系的建立等几个方面。     

金属间化合物Mg2Si研究进展

对金属闯化合物Mg2Si的研究进展进行了综述，重点对Mg2Si的性质及其基础研究和Mg2Si的应用研究现状进行了论述。研究表明：虽然在Mg2Si热电性能方面的研究取得了很多突破，但它的热电转换效率仍然偏低；在结构材料的应用研究方面，Mg2Si除了和更具优势的材料复合提高其韧性和高温性能以外，另一个值得研究的方向就是将Mg2Si熔覆或喷涂在其他合金的表面，如Al、Mg合金等。另外熔体浸渗也是一种非常有希望改善Mg2Si脆性的方法。