硼酸鋁晶須-Fe-,3-Al金屬間化合物基復(fù)合材料的制備研究.pdf

1、Fe3Al 金屬間化合物具有超點(diǎn)陣晶體結(jié)構(gòu)，原子間的結(jié)合既有金屬鍵，又有共價(jià)鍵和離子鍵。獨(dú)特的結(jié)構(gòu)決定了其特殊性能，其高溫強(qiáng)度、高溫蠕變以及抗氧化耐腐蝕性能優(yōu)于大部分金屬材料，而導(dǎo)熱性、塑性優(yōu)于陶瓷材料，是介于合金與陶瓷之間的一種新型低密度的廉價(jià)材料，被稱為半金屬——半陶瓷材料。 Fe3Al 金屬間化合物具有廣泛的應(yīng)用，而且成本相對較低，但存在室溫脆性和高溫強(qiáng)度偏低兩個(gè)弱點(diǎn)問題。通過本課題的研究，初步了解到Fe3Al 塊體的組成

2、和性能受到原始粉料組成、球磨條件以及燒結(jié)溫度、壓力、保溫時(shí)間等多種因素的影響。由此探討了Fe3Al 及其晶須復(fù)合材料的制備工藝，優(yōu)選了工藝參數(shù)。 本論文采用機(jī)械合金化與后續(xù)熱處理工藝制備出Fe3Al 粉體，在鐵鋁粉中加入鉻元素，改善Fe3Al 合金的性能。采用化學(xué)析出NiO 涂層法對硼酸鋁晶須表面改性后，形成了NiO 涂覆層后，再利用熱壓燒結(jié)的方法制備了晶須體積分?jǐn)?shù)為2％的硼酸鋁晶須增強(qiáng)鐵鋁基復(fù)合材料。用X 射線衍射分析（XRD

3、）、示差量熱掃描儀（DSC）、金相顯微鏡(OM)、掃描電鏡（SEM）等分析測試手段研究了Fe3Al粉體和硼酸鋁晶須/Fe3Al 金屬間化合物基復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和形貌；并且利用維氏硬度計(jì)、電子萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)等儀器對制備的Fe3Al 金屬間化合物和硼酸鋁晶須/Fe3Al 金屬間化合物基復(fù)合材料的力學(xué)性能進(jìn)行了測試和分析。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：借助機(jī)械合金化原理，使用行星式高能球磨機(jī)在400r/min速率下球磨Fe、Al(粒度為200 目)混合粉

4、體60 小時(shí)，制備了顆粒度達(dá)到1μm的Fe-Al固溶體粉體，并在隨后進(jìn)行750℃退火1 小時(shí)后轉(zhuǎn)變?yōu)橛行虻腄O3 型Fe3Al。 將硼酸鋁晶須與Fe3Al 粉末混合均勻后，在真空條件下（3×10- 3Pa），以30℃/min的速度升溫至1140℃并在25MPa 壓力下保持30 分鐘，制得了以Fe3Al 金屬間化合物為基體的硼酸鋁晶須增韌復(fù)合材料，其相對致密度達(dá)到96％，硬度達(dá)到450Hv，抗彎強(qiáng)度達(dá)到1422MPa，壓縮強(qiáng)度達(dá)到