工艺参数对铝热反应熔化制备的块体纳米晶FeAl材料组成、结构和性能的影响研究

摘要

本论文综述了Fe-Al系金属间化合物、块体纳米晶材料和铝热反应熔化法的研究进展，通过实验研究了用铝热反应熔化法在不同工艺参数下制备的块体纳米晶Fe3Al材料的化学组成、晶粒尺寸及力学性能等，总结了各工艺参数对块体纳米晶Fe3A1材料的组成、结构及性能的影响规律，概括起来可归纳为以下几条： 1.随着沉积底材厚度的增加，底材的热阻增大，使液态产物的冷却速度变慢，导致块体纳米晶Fe3A1材料的晶粒尺寸增大，弯曲强度、屈服强度和硬度下降。底材越薄材料具有越好的力学性能。 2.随着反应物量的增加，反应放出的热量增大，使液态产物的凝固时间加长，进而使块体纳米晶Fe3Al材料中的非晶相在减少，材料的平均晶粒尺寸增大，部分区域甚至出现了微米晶，弯曲强度减小，屈服强度和硬度先增大后减小。在相同厚度的底材上，反应物量较小时样品具有好的力学性能。 3.随着引燃剂量的增加，引燃剂放出的热量增大，最终使液态产物的温度升高，引起块体纳米晶Fe3Al材料中的非晶相减少，晶粒尺寸先略降低后增加，弯曲强度、屈服强度和硬度都减小。实验证明，只要能引发铝热反应，引燃剂越少材料越具有好的力学性能。 4.稀释剂量对材料的相组成及各相的相对含量影响不大，随着稀释剂量的增加，材料的平均晶粒尺寸减小，屈服强度和硬度下降。稀释剂的加入使材料的力学性能有所下降。 5.随着氩气压力的增加，材料中的相组成和各相含量基本稳定，材料的平均晶粒尺寸有所下降，屈服强度、弯曲强度和硬度有所提高。氩气压力较大时材料具有好的力学性能。 6.混料时间对材料的相组成和各相含量、材料的平均晶粒尺寸和力学性能的影响作用不大，混料时间为8 h时制备的纳米晶Fe3Al材料的综合性能略好。 7.成型压力的大小对材料中的非晶相和纳米晶相的相对含量影响不大。随着成型压力的增加，材料的平均晶粒尺寸基本保持稳定，材料的弯曲强度、屈服强度和硬度有所提高，表明成型压力较大时材料的力学性能较好。 8.经退火实验发现，随着退火温度一直升高到1200℃，样品的平均晶粒尺寸基本稳定，说明材料具有良好的热稳定性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1 Fe-Al系金属间化合物

1.1.1 Fe-Al系金属间化合物简介

1.1.2 Fe-Al系金属间化合物的性能

1.1.3 Fe-Al系金属间化合物的制备方法

1.2块体纳米晶材料的制备方法

1.2.1惰性气体凝聚原位加压成型法

1.2.2高能球磨结合加压成块法

1.2.3非晶晶化法

1.2.4粉末冶金法

1.2.5大塑性变形法

1.2.6电沉积法

1.2.7深过冷直接晶化法

1.3铝热反应熔化法

1.3.1铝热反应熔化法制备Fe-Al基块体纳米晶材料介绍

1.3.2铝热反应熔化法原理

1.3.3铝热反应熔化法的优点

1.4课题研究内容及意义

1.4.1研究内容

1.4.2课题意义

第2章底材厚度和反应物量对铝热反应熔化制备的块体纳米晶Fe3Al材料组织和性能的影响

2.1底材厚度对铝热反应熔化制备的块体纳米晶Fe3Al材料的组织和性能的影响研究

2.1.1实验部分

2.1.2实验结果

2.1.3结果讨论

2.2反应物量对铝热反应熔化制备的块体纳米晶Fe3Al材料的组织和性能的影响研究

2.2.1实验部分

2.2.2实验结果

2.2.3结果讨论

2.3结论

第3章引燃剂量和稀释剂量对铝热反应熔化制备的块体纳米晶Fe3Al材料组织和性能的影响

3.1引燃剂量对铝热反应熔化制备的块体纳米晶Fe3Al材料的组织和性能的影响研究

3.1.1实验部分

3.1.2实验结果

3.1.3结果讨论

3.2稀释剂量对铝热反应熔化制备的块体纳米晶Fe3Al材料的组织和性能的影响研究

3.2.1实验部分

3.2.2实验结果

3.2.3结果讨论

3.3结论

第4章氩气压力、混料时间及成型压力对铝热反应熔化制备的块体纳米晶Fe3Al材料组织和性能的影响

4.1氩气压力对铝热反应熔化制备的块体纳米晶Fe3Al材料的组织和性能的影响研究

4.1.1实验部分

4.1.2实验结果

4.1.3结果讨论

4.2混料时间对铝热反应熔化制备的块体纳米晶Fe3Al材料的组织和性能的影响研究

4.2.1实验部分

4.2.2实验结果

4.2.3结果讨论

4.3成型压力对铝热反应熔化制备的块体纳米晶Fe3Al材料的组织和性能的影响研究

4.3.1实验部分

4.3.2实验结果

4.3.3结果讨论

4.4结论

结论

参考文献

致谢

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