热压烧结Fe3Al金属间化合物的微观结构与力学性能

采用机械合金化结合退火处理工艺制备了不同Al含量的Fe3Al粉体,并经真空热压烧结得到Fe3Al金属间化合物块体材料,对其烧结后的微观结构、力学性能以及Al含量的影响进行了试验研究.结果表明,该材料以有序度较低的B2结构为主,同时弥散分布着Al2O3颗粒以及少量α-Fe(Al)固溶体;Fe3Al烧结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和10%～15%,洛氏硬度为55～60HRC;Al含量的变化对其微观结构和力学性能均有一定的影响.     

Cr和La元素对Fe2B相脆性的影响

对金属间化合物Fe2B相的本质脆性进行了分析，探讨了Cr和La元素对Fe2B相脆性的影响和机理。结果认为，Cr和La都可以韧化金属间化合物Fe2B，其中Cr是以置换固溶形式存在于Fe2B中，通过改变Fe2B相的价电子结构．缓和了其本质脆性。     

热压烧结工艺制备Fe3Al金属间化合物块材的显微结构和力学性能研究

采用机械合金化结合热处理工艺制备Fe3Al金属间化合物粉末,并通过热压烧结工艺制备Fe3Al金属间化合物块材.研究机械合金化和热处理工艺对所制备Fe3Al金属间化合物粉末的物相组成和显微结构的影响.并对Fe3Al金属间化合物块材的物相组成、显微结构和力学性能进行研究.采用机械合金化工艺球磨60h制备Fe-Al金属间化合物粉末;Fe-Al合金粉末经800、1000℃热处理工艺转变成Fe3Al金属间化合物粉末.研究表明,随着球磨时间的增加,Fe-Al金属间化合物粉末的颗粒尺寸逐渐减小.球磨60h得到的Fe-Al金属间化合物粉末的平均粒度为4～5 μm.经800、1000℃热处理得到的Fe3Al金属间化合物粉末的平均粒度为4～5 μm;热压烧结块材为Fe3Al金属间化合物相;热压烧结制备的Fe3Al金属间化合物块材的显微结构均匀致密;热压烧结工艺制备的Fe3Al金属间化合物块材的相对密度较高且具有较高力学性能.     

机械合金化过程中Fe50Al50二元系的结构演变

利用高能球磨和后续热处理技术制备纳米晶Fe50Al50(摩尔分数,%)合金粉体.采用X射线衍射、透射电镜和扫描电镜对元素混合粉在机械合金化过程中的结构演变及热处理对合金化粉体结构的影响等进行分析,讨论其机械合金化合成机制.结果表明:球磨过程中Al向Fe中扩散,形成Fe(Al)固溶体.机械合金化合成Fe(Al)遵循连续扩散混合机制;球磨30 h后,粉体主要由纳米晶Fe(Al)构成,晶粒尺寸5.65 nm;热处理导致Fe(Al)纳米晶粉体有序度提高,转变为有序的B2型FeAl金属间化合物,粉体的晶粒尺寸增大,但仍在纳米尺度范围.     

机械合金化过程中Fe75 Al25二元系统的结构演变

采用X射线衍射仪、差式扫描量热仪等研究机械合金化过程中Fe75Al25元素混合粉的结构演变及热处理对粉体结构的影响。研究表明：球磨过程中，Al向Fe中扩散，直至Al完全溶入Fe中形成非平衡过饱和固溶体Fe(Al)。球磨过程中，Fe75Al25元素混合粉晶粒细化呈现先快后慢的趋势，球磨25h后的晶粒尺寸为6．9nm。Fe75Al25元素混合粉在球磨后的热处理过程中，由无序的Fe(A1)固溶体向有序的DO3-Fe3Al金属间化合物转变。     

铁铝混合粉热喷涂及扩散处理组织分析

利用等离子喷涂方法在不锈钢基体上喷涂铁铝混合粉获得了铁铝涂层,并对涂层的组织进行了分析。研究结果表明,Fe粉和Al粉熔化后由喷枪高速喷出,沉积在基体上可发生部分化合反应,生成少量的铁铝金属间化合物,涂层与基体结合良好。600℃扩散处理后,涂层中的铁铝金属间化合物增多。800℃和1000℃扩散处理后,Al全部反应,Fe有剩余,涂层由Fe、铁铝金属间化合物和氧化物组成。     

磨球级配对MA-SPS原位合成Al_(13)Fe_4/Al复合材料的组织结构及力学性能的优化

采用机械合金化-放电等离子体烧结(MA-SPS)技术原位合成近全致密的Al13Fe4/Al复合材料.在MA过程中采用磨球级配对材料的组织结构和性能进行了优化.利用XRD,SEM,TEM,显微硬度计和力学性能测试系统等手段对粉末及烧结试样的组织结构和性能进行了分析表征.结果表明,相同MA时间下,采用磨球级配可有效提高球磨效果,其粉末粒径分布更均匀,固溶度也得到很大的提高.SPS烧结后,复合材料的组织由a-Al和金属间化合物Al13Fe42相构成.金属间化合物Al13Fe4相的形态分为大颗粒(1~2 mm)、超细颗粒(0.1~1.0 mm)和纳米颗粒(20 nm)3种,其中大颗粒和超细颗粒Al13Fe4由未固溶的Fe与Al直接反应原位生成,纳米颗粒Al13Fe4是Fe从过饱和Al(Fe)固溶体中析出生成.采用磨球级配处理的Al-10Fe合金含有更多大颗粒a-Al和超细颗粒Al13Fe4,因此它具有更优的综合力学性能,显微硬度为227 HV,抗压强度为845.8 MPa,最大塑性变形量为13.6%.     

冷喷涂制备纳米结构FeAl金属间化合物涂层

利用机械合金化制备纳米结构FeAl固溶体合金粉末,采用冷喷涂沉积Fe(Al)固溶体合金涂层并结合后热处理原位反应制备了纳米结构FeAl金属间化合物涂层。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)等研究了机械合金化Fe(Al)固溶体合金粉末、喷涂态Fe(Al)合金及热处理后FeAl金属间化合物涂层的组织结构特征。结果表明,球磨Fe(Al)合金粉末具有精细的层状结构,喷涂态Fe(Al)合金涂层具有不同于传统热喷涂涂层的独特层状结构,保留了与原始粉末类似的纳米结构;在500℃热处理后涂层中Fe(Al)固溶体转变为FeAl金属间化合物,其晶粒尺寸约为30 nm。     

MA-PAS和MA-HP烧结制备的Fe_3Al金属间化合物的组织和力学性能

以机械合金化Fe-28%Al（摩尔分数）合金粉末为原料,分别采用等离子活化烧结（PAS）和热压烧结（HP）方法制备致密度高达99%的Fe3Al金属间化合物。XRD和TEM测试结果表明：PAS烧结试样保留了机械合金化粉末的A2无序结构,并呈现出亚微米晶粒区域（〉1μm）和纳米晶粒区域（〈500nm）双峰分布的特征,而HP烧结试样为部分D03有序结构,晶粒尺寸在1～2μm的范围内。压缩试验表明：在室温至800℃的条件下,采用两种方法烧结的Fe3Al金属间化合物具有近似的压缩强度,虽然当温度超过400℃后压缩屈服强度均急剧下降,但在800℃时其压缩屈服强度仍高达100MPa,远高于铸造态Fe3Al金属间化合物。相比于HP烧结和铸造态Fe3Al金属间化合物,PAS烧结Fe3Al金属间化合物表现出优异的室温塑性,其室温压缩工程应变为20%。组织结构分析和力学性能测试结果表明,超细晶无序组织有利于Fe3Al金属间化合物室温塑性和高温强度的同时增强。     

Ni-Al系、Fe-Al系和Ti_3Al金属间化合物研究进展

简要介绍了金属间化合物的熔炼与铸造工艺。论述了Ni Al系 (包括NiAl和Ni3 Al)、Fe Al系 (包括Fe3 Al和FeAl)及Ti3 Al基金属间化合物高温结构材料的研究现状和发展动态 ,分析了上述合金存在的问题及解决办法 ,介绍了它们在不同领域的潜在应用。     

Structures and superparamagnetic properties of overaged Fe–Al–Mn–C alloys

Microstructures and superparamagnetic properties in aged-hardened Fe–9%Al–30%Mn– (x)C,Si alloys, resulting from overaging at a temperature of 823 K for 48 h to 313 days, have been investigated by transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction patterns, and vibrating sample magnetometry (VSM). The results reveal that the precipitate κ-phase [(Fe,Mn)₃AlC] decomposition in this alloy, overaged at 823 K for one week, resulted from two separate mechanisms: (1) wetting of the antiphase boundary segment (APBs) of D0₃ [(Fe/Mn)₃Al] domains by the B2 [(Fe/Mn)Al] phase; and (2) precipitation of the B2 [(Fe/Mn)Al] phase within the domain. A superparamagnetic behaviour was discovered when the alloy was overaged at 823 K for ≈120–313 days. The super-soft magnetic property was mainly attributable to the ferromagnetic spinel-ordered (B2 [(Fe/Mn)Al]+D0₃ [(Fe/Mn)₃Al]) phases and ordered B2 with monoclinic ′Mn structures.     

Preparation and mechanical properties of Fe_3Al/Al_2O_3 nano-/micro-composite

1　INTRODUCTIONAlumina(Al2 O3)ceramicsareoftenconsideredforstructuralapplications,duetotheirpropertiesofhighhardness ,chemicalandwearresistanceandgoodmechanicalpropertiesatroomandhightemperature .Thewellknownlimitationfortheseceramics ,how ever ,istheverylowtoughness .Recentstudieshaveshownsignificantimprovementsinmechanicalprop erties ,includingtoughness ,byaddingductilesecondphaseparticles ,suchasNi,Al,MoandCu[14 ] .Anincreaseof 80 % 333%inthefracturetoughnesshasbeenreportedforAl2 O3…     

硼含量对有序态(Fe,Co)3V合金环境氢脆的影响

通过在真空和氢气环境下的拉伸实验,研究了硼含量对有序态(Fe,Co)_3V合金力学性能和环境氢脆的影响。结果表明,当在有序态(Fe,Co)_3V合金中添加0.02%B(质量分数)时,相对于无硼合金,合金的晶粒尺寸减小了27.5%,合金在真空和氢气中的抗拉强度和延伸率均达到最大值;而当硼含量继续增加时,合金的晶粒尺寸、合金在真空和氢气中的力学性能均保持不变。无硼有序态(Fe,Co)_3V合金在氢气中呈现严重的环境氢脆,当在合金中添加0.02%B后,合金氢脆因子降低了34.4%,合金的断口形貌由完全沿晶断口转变为穿晶和沿晶的混合断口;当合金中的硼含量继续增加时,合金的氢脆因子不再降低,恒定在50%左右,即硼原子只能部分抑制有序态(Fe,Co)_3V合金在氢气中的环境氢脆。     

Fe-Al系金属间化合物中的微观缺陷和电子密度

对二元Fe-Al合金，含Cr和Si的Fe3Al合金的正电子寿命谱测量表明：随着二元Fe-Al合金中Al含量的增加，空位浓度增加，微孔洞的开空间增大。在Al含量高于40％原子分数）的B2－FeAl合金中存在着较高的空位浓度和开空间相当于Fe中的10－15个空位聚集体的微空洞。在B2－FeAl和D03－Fe3Al合金中，晶格中最邻近的Fe-Al原子对之间发生Fe-d-Alp杂化使用。Al的3p电子与Fe的3d电子被局域化并形成共价键。导致合金中的自由电子密度降低。二元Fe-Al合金中的平均电子密度随着Al含量的增加而下降。用Cr元素对Fe3Al进行合金化。合金基体和晶界处的自由电子密度均增加；而加入Si元素，合金基体和晶界处的自由电子密度均减小。讨论了Fe-Al合金的微结构对其力学性能的影响。     

Cr/Al复合合金化Fe_3 Si基有序合金的制备及其力学性能

采用真空电弧熔炼/退火制备了Cr/Al复合合金化Fe3Si基有序合金。通过XRD、SEM对试样进行表征,同时对其显微硬度、压缩强度及弯曲强度等力学性能进行了综合分析。结果表明,Cr/Al复合合金化Fe3Si基有序合金主相仍为Fe3Si相。元素Al,Cr复合合金化较为明显的改善了Fe3Si基有序合金的脆性。Fe65Si25Cr5Al5的抗压和抗弯强度最高,这是因自身高的有序度而呈现的陶瓷性的高强度低应变量特征。有序合金表现出明显的解理断裂特征,Fe80 Si10 Cr5Al5表现出二次解理的特征,Fe75 Si15 Cr5 Al5和Fe70 Si20 Cr5 Al5在断裂时出现了一些韧性特征的撕裂棱,这应与自身适中的有序度有关。     

机械合金化过程中Fe50Als50二元系的结构演变

利用高能球磨和后续热处理技术制备纳米晶Fe5A150（摩尔分数，％）合金粉体。采用X射线衍射、透射电镜和扫描电镜对元素混合粉在机械合金化过程中的结构演变及热处理对合金化粉体结构的影响等进行分析，讨论其机械合金化合成机制。结果表明：球磨过程中Al向Fe中扩散，形成Fe（A1）固溶体。机械合金化合成Fe（Al）遵循连续扩散混合机制；球磨30h后，粉体主要由纳米晶Fe（A1）构成，晶粒尺寸5．65nm；热处理导致Fe（A1）纳米晶粉体有序度提高，转变为有序的B2型FeAl金属间化合物，粉体的晶粒尺寸增大，但仍在纳米尺度范围。     

B2-FeAl 有序相中成分与温度对占位与反位缺陷的影响: 相场法研究

原子占位与反位缺陷对金属间化合物合金的物理与机械性能产生巨大的影响。B2-FeAl作为一种具有优异性能的材料,研究其中的原子占位与反位缺陷具有十分重要的意义。本文利用相场方法研究了B2-FeAl有序相中铝浓度与温度对原子占位与反位缺陷变化趋势的影响。研究结果表明,铝浓度的增加或者温度的降低能够加速母相中的溶质原子分离,进而使得铝原子占位、铁原子占位以及反位铁或铝更早达到平衡态。特别地,铝浓度的升高或温度的降低能够增强铝和铁的占位,并减少两种类型的反位缺陷。此外,研究结果还表明铝浓度或者温度的变化不能改变B2-FeAl有序向中主要的反位缺陷类型。     

有序和无序态Ni3Fe的环境氢脆研究

研究了有序和无序Ｎｉ３Ｆｅ在室温下不同气氛中的力学性能。结果表明：有序态或无序态Ｎｉ３Ｆｅ不存在由空气中水汽诱发的环境氢脆;无序态Ｎｉ３Ｆｅ也不存在由氢气诱发的环境氢脆,但有序态Ｎｉ３Ｆｅ在Ｈ２中却有强烈的脆化作用,且随形变速率降低而加剧;有序Ｎｉ３Ｆｅ的拉伸曲线出现了明显的屈服平台,而无序态没有。     

Synergistic alloying effect on microstructural evolution and mechanical properties of Cu precipitation-strengthened ferritic alloys

We report the influence of alloying elements (Ni, Al and Mn) on the microstructural evolution of Cu-rich nanoprecipitates and the mechanical properties of Fe–Cu-based ferritic alloys. It was found that individual additions of Ni and Al do not give rise to an obvious strengthening effect, compared with the binary Fe–Cu parent alloy, although Ni segregates at the precipitate/matrix interface and Al partitions into Cu-rich precipitates. In contrast, the co-addition of Ni and Al results in the formation of core–shell nanoprecipitates with a Cu-rich core and a B2 Ni–Al shell, leading to a dramatic improvement in strength. The coarsening rate of the core–shell precipitates is about two orders of magnitude lower than that of monolithic Cu-rich precipitates in the binary and ternary Fe–Cu alloys. Reinforcement of the B2 Ni–Al shells by Mn partitioning further improves the strength of the precipitation-strengthened alloys by forming ultrastable and high number density core–shell nanoprecipitates.     

Structural and mechanical properties of Fe–Al compounds: An atomistic study by EAM simulation

The structural properties, formation enthalpies, and mechanical properties of Fe–Al compounds (FeAl, Fe₂Al, Fe₃Al, FeAl₂, FeAl₃ and Fe₂Al₅) are studied by using embedded-atom method (EAM) which is acquired by Mobius lattice inversion. The potential is transferrable and therefore does well for studying different Fe–Al compounds. The calculated lattice parameters and cohesive energies of Fe–Al compounds agree with the experimental and some EAM results. According to elastic constants restrictions, all the six Fe–Al compounds are mechanically stable. The calculated bulk moduli of the compounds increase with the increasing Fe concentration. Furthermore, results showed that FeAl, Fe₃Al, FeAl₃, FeAl₂, Fe₂Al₅ have lower ratios of shear modulus to bulk modulus and Fe₂Al has higher ratio.