光束合金化合成Fe-Al系金属间化合物涂层的微观特征

为了改善钢铁材料的耐高温腐蚀性能,用光束合金化方法在45钢表面合成了Fe-Al金属间化合物涂层.采用扫描电子显微镜、能量弥散X射线分析和X射线衍射研究了光束合金化工艺参数(粉末预置量m和热输入量q)对合金化层的化学成分、显微组织及其物相组成的影响.实验结果表明: 减小比能量(E＝q/m)将导致合金化层的熔宽和熔深减小,从而使合金化层含Fe量减少,含Al量增加; 该实验条件下,获得了Fe/Al原子数比为2.4～19.2的合金化层.由比能量决定的Fe/Al原子数比是合金化层显微组织及其物相组成的重要影响因素,合金化层的显微组织有3种类型: α-Fe固溶体、α-Fe固溶体 Fe3Al金属间化合物及FeAl AlFe3C0.5金属间化合物.降低热输入或增加粉末预置量均可引起合金化层中Fe/Al原子数比的降低,有助于Fe-Al系(Fe3Al或FeAl)金属间化合物的合成.     

L1_0-TiAl金属间化合物3d过渡金属合金化力学性能计算

采用第一原理赝势平面波方法研究了TiAl-X(X为3d过渡金属)超胞合金体系的几何、能量与弹性常数.通过计算、比较、分析Ti7Al8X与Ti8Al7X超胞的合金形成能,得出3d过渡金属在L10-TiAl合金中的占位情况:Sc、V和Cr主要优先占据Ti原子位,Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn则主要优先占据Al原子位.合金化超胞模型的晶体正方度(c/a)显示Mn、Fe和Co明显有利于改善TiAl合金的室温塑性.而比较其G/B值,V、Mn、Co和Ni具有韧化TiAl金属间化合物的作用.两者与实验结论不一致的原因可能在于合金化原子的浓度.     

Fe-Al微叠层复合材料的制备及界面表征

将多层纯铁和纯铝薄板交替叠放,采用“热轧复合—冷轧减薄—合金化热处理”工艺流程制备了Fe-Al金属/金属间化合物微叠层复合材料(Fe-Al MIL),研究了合金化温度对该复合材料微观组织、相组成、相变及力学性能的影响.结果表明:所制备的Fe-Al微叠复合材料Fe/Al界面结合状态良好;随合金化温度的升高,化合物层厚度随之增加,当温度低于Fe-Al固-半固态反应温度655℃时,Fe₂Al₅和FeAl是化合物层的主要物相,而高于655℃时,则会在化合物层和Fe金属界面处出现少量交替分布的FeAl₃和Fe₃Al;DSC曲线上呈现出~559,~571和~667℃三个放热峰,分别代表FeAl₃,Fe₂Al₅和FeAl的相转变;固-固和固-液合金化后得到的Fe-Al MIL力学性能较差,均易发生分层断裂现象,而固-半固态合金化热处理后其力学性能最佳.     

NiAl金属间化合物力学性质的合金化效应

采用第一原理赝势平面波方法计算了NiAl超胞合金化的几何与力学性质结构,应用几个力学参数表征和评判了合金化元素对NiAl金属间化合物延/脆性及其硬度的影响.结果发现:Cr,Mn,Fe,Co和Cu合金化均可提高NiAl金属间化合物的硬度,其增加次序为:Mn>Co>Fe>Cr>Cu,但合金化元素含量过高(6.25at%),却使NiAl金属间化合物的延展性降低,其降低次序与硬度增加的次序相反.     

轮毂用铸铝合金复合微合金化研究

以经典轮毂材料A356铝合金为基础,复合添加Sr、Y微合金化后,利用光学显微镜（OM）和扫描电镜（SEM）研究了复合微合金化后A356铝合金组织。研究结果表明：相同工艺条件下加入不同Y,合金中共晶硅由长条状转变为针状或短纤维状组织,合金的组织逐渐细化,形成高熔点化合物Al3Y弥散于基体中。Fe元素与Y优先形成了部分Fe23Y6金属化合物,Sr为0.02wt%,Y为0.05wt%时,试验合金性能最优。     

Al-Fe-Zr三元系中金属间化合物的形成焓计算

采用普适分析型的嵌入原子模型,通过拟合纯元素的晶格常数、空位形成能、结合能和体积模量等,确定出Al、Fe和Zr的嵌入原子模型参数,并用该嵌入原子模型分别计算由Al、Fe和Zr元素构成的3个二元系以及三元系中的有序合金化合物的形成焓。计算结果与已有的实验结果和第一原理计算结果符合得比较好。从计算Al-Fe-Zr所组成的三元有序金属间化合物的形成焓得出的金属间化合物稳定性趋势与三元相图相符合。     

新稀土金属间化合物晶体结构及高温晶格热膨胀性能研究

[目的]研究稀土-过渡族金属合金体系中的新稀土金属间化合物,挖掘稀土合金与化合物的新应用。[方法]利用扫描电子显微镜和能谱仪分析合金样品及其组成物相的成分,采用X射线粉末衍射技术研究和测定新金属间化合物的晶体结构及高温晶格热膨胀性能,并对所研究的新金属间化合物的高温热膨胀性能进行总结分析。[结果]不同的合金元素可以形成结构类型相同的晶体结构,得到了部分新金属间化合物的晶格热膨胀系数,这些新稀土金属间化合物的平均晶格热膨胀系数在10~(-6)到10~(-5)数量级之间,它们的平均单胞体积热膨胀系数也在同一数量级。[结论]化学性质相近的合金元素可以相互替代形成同构型金属间化合物。利用X射线粉末衍射同构法可测定新化合物的晶体结构,该法适用于解析二元、三元乃至多元新化合物的晶体结构。所研究的新稀土金属间化合物的热膨胀系数分别满足其各自所属晶系的热膨胀关系。     

Fe-Al金属间化合物强韧化研究进展

对 Fe-Al金属间化合物的力学性能及强韧化的研究进展进行了综合评述。着重介绍了提高 Fe-Al金属间化合物强韧性的几种方法 ,包括细化晶粒、微合金化和合金化以及复合增韧等。并就目前研究进展中的不足以及该研究领域的发展方向提出一些看法     

急冷凝固Fe_3Al金属间化合物韧化研究(Ⅱ)

通过急冷凝固及加铬合金化的方法,改善了金属间化合物Fe_3Al的室温塑性。实验结果表明:急冷凝固降低了合金有序度,细化了晶粒,而合金元素铬的添加,使铁铝合金的室温延伸率由2％提高到5.6％。     

机械合金化制备纳米Al_(70)Fe_(25)Ni_5合金

采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、差热分析仪(DTA)等研究了Al70Fe25Ni5元素混合粉末在机械合金化过程中的结构演变及热稳定性.结果表明:球磨0.5h后有部分非晶生成,球磨5h后的粉体,退火处理后生成Al5Fe2和Al3Ni2金属间化合物.球磨500h后得到纳米金属间化合物.     

Mn掺杂对Fe81Al19合金磁致伸缩和输运性质的影响

为改善并提高Fe-Al磁致伸缩合金的性能, 熔炼制备Fe_81-xMn_xAl₁₉(x=0~24)系列合金多晶块体, 并研究Mn元素掺杂替代对Fe₈₁Al₁₉合金的结构、 磁性、 磁致伸缩及输运性质的影响.  结果表明: Fe_81-xMn_xAl₁₉系列合金的磁致伸缩系数随Mn元素质量分数的增加而降低, 这是由生成有序第二相和磁能积密度降低所致; Mn元素掺杂提高了Fe-Al多晶合金的电阻率和Fe\|Al磁致伸缩合金的交流频率使用范围; Mn元素掺杂替代降低了Fe-Al多晶合金的各向异性, 提高了低场磁致伸缩效应.     

Fe_3Al基金属间化合物固溶强化和析出强化

Fe3Al金属间化合物作为一种结构材料逐渐被广泛应用在许多工程领域,许多研究致力于改善Fe3Al的室温塑性和高温强度。固溶强化和析出强化被认为可以改善力学性能。微合金化是主要的方法。本文综述了合金化Fe3Al的强化机制。其推广使用与一些相关的实用化技术是分不开的。对Fe3Al金属间化合物微合金化被认为是改善其综合性能的有效途径之一,本文主要综述近年来微合金化对Fe3Al金属间化合物性能的方面的影响。     

微量Ag对Sn0.7Cu力学性能影响

SnCu共晶钎料在波峰焊领域被公认为SnPb共晶及近共晶钎料的最佳替代合金之一,但其熔点高,力学性能不良。本文采用合金化原理,在Sn0.7Cu合金中添加微量的Ag形成SnCuAg三元合金来改善合金性能。结果表明:当Ag质量分数小于0.2%时,随Ag含量增加,SnCuAg钎料抗拉强度和剪切强度逐渐提高;当Ag质量分数为0.2%时,SnCuAg抗拉强度较基体提高35.5%,剪切强度较基体提高46.5%。当Ag质量分数大于0.2%时,钎料合金的力学性能有所下降,这主要与新相Ag3Sn弥散强化作用及母材界面金属间化合物有关。     

低温生成Fe—Al金属间化合物覆层组织结构分析

在500—600℃的低温下，用机械能助渗铝方法，在钢表面得到了Fe-Al金属间化合物覆层。用EPMA、XRD、TEM分析了金属间化合物覆层的组织结构。结果表明，金属间化合物覆层由Fe2Al5相以及少量的FeAl、Fe3Al和非晶态相构成，覆层表面断续分布着铁、铝氧化物颗粒，该氧化物颗粒先于Fe2A15、FeAl等金属间化合物形成。     

MgH2-X(X=Si,Ge,Sn,Pb)体系解氢能力的第一原理计算

采用基于密度泛函理论的第一原理赝势平面波方法,研究了MgH2-X(X=Si,Ge,Sn,Pb)合金化体系的能量、几何与电子结构.负形成热的计算发现:合金化元素X在镁氢化合物(MgH2)中少量固溶时,体系相结构稳定性变差,预示着解氢能力得到改善.电子态密度(DOS)与电子密度的进一步分析发现:镁氢化合物X合金化后,X与其周围的H原子相互作用不明显,而Mg-H之间的成键作用减弱.体系Ge合金化解氢能力增强的理论计算与实验结果一致,预测Si,Sn,Pb少量固溶于MgH2能提高体系的解氢能力.     

Tb0.3Dy0.7(Fe0.9T0.1)1.95合金的结构、磁致伸缩和M(o)ssbauer研究

系统研究了室温下Tb0.3Dy0.7(Fe0.9T0.1)1.95 (T = Mn, Fe, Co, B, Al, Ga)合金中ⅢA族金属和过渡金属元素T替代Fe对晶体结构、磁致伸缩、内禀磁致伸缩、自旋重取向的影响. 结果发现, 不同金属T替代Fe, Tb0.3Dy0.7(Fe0.9T0.1)1.95合金具有相同的MgCu2型立方Laves相结构. ⅢA族金属B, Al, Ga替代使磁致伸缩(s下降幅度较大, 同时发现Al, Ga替代使磁致伸缩容易饱和, 表明Al, Ga替代可降低 Tb0.3Dy0.7(Fe1-xTx)1.95合金的磁晶各向异性, 而过渡金属Mn, Co替代Fe使Tb0.3Dy0.7(Fe1-xTx)1.95合金磁致伸缩λs 下降幅度较小; 不同替代金属元素, 对内禀磁致伸缩(111有不同的影响. M(o)ssbauer 效应表明, Al, Ga 替代使 Tb0.3Dy0.7- (Fe0.9T0.1)1.95合金的易磁化方向在{110}面逐渐偏离了立方晶体的主对称轴, 即自旋重取向, B, Mn, Co替代未使易磁化轴发生明显转动.     

Tb_(0．3)Dy_(0．7)(Fe_(0．9)T_(0．1))_(1．95)合金的结构磁性能、磁致伸缩和自旋重取向温度研究

本文系统研究了室温下Tb_(0.3)Dy_(0.7)(Fe_(0.9)T_(0.1))_(1.95)(T=Mn,Fe,Co,B,Al,Ga)合金中ⅢA族金属和过渡金属T替代Fe对晶体结构、磁性能、磁致伸缩和自旋重取向温度的影响。结果发现,不同金属T替代Fe,Tb_(0.3)Dy_(0.7)(Fe_(0.9)T_(0.1))_(1.95)合金具有相同的MgCu_2型立方Laves相结构。除Co之外,其它金属替代均使合金的点阵常数有不同程度的增大,而Curie温度有所降低。T替代Fe使合金的比饱和磁化强度增大。ⅢA族金属B,Al,Ga替代使磁致伸缩λ_s下降幅度较大,而且Al,Ga替代使磁致伸缩容易饱和,表明Al,Ga替代可降低合金的磁晶各向异性,而过渡金属Mn,Co替代Fe使合金磁致伸缩λ_1下降幅度较小,不同替代金属元素,对内禀磁致伸缩λ_(111)有不同的影响。同时还发现,替代使合金的自旋重取向温度略有下降。     

Fe-Zr-B相图热力学计算及非晶合金的制备

用相图热力学计算技术对Fe-Zr-B三元系进行相图热力学计算,获得Fe-Zr-B共晶点成分,并利用机械合金化法制备Fe60Zr40-xBx(x=10,20,30)非晶合金粉末.在理论共晶点附近的Fe60Zr20B20和Fe60Zr10B30体系的非晶形成能力要高于较远的Fe60Zr30B10体系,说明组成愈接近理论共晶点,其非晶形成能力愈强,证明共晶点预测非晶形成范围是可行的.     

Fe3(Si1-x,Alx)金属间化合物的制备及其力学性能研究

采用真空电弧熔炼退火制备了Fe3(Si1-x,Alx)(x=0.2,0.4,0.6)Fe3Si基金属间化合物.通过XRD和SEM对制备出的试样进行表征,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,Fe3(Si1-x,Alx)金属间化合物仍然保持Fe3Si物相不变.Al的合金化改性降低了Fe3Si金属间化合物的显微硬度,有利于改善Fe3Si的脆性.Fe3(Si0.67,Al0.33)表现出较Fe3Si高的抗压和抗弯强度,这是其适中的有序度值与变形过程中加工硬化作用的综合结果.Fe3(Si1-x,Alx)表现出明显的二次解理特征,这利于断裂过程中裂纹能量的释放,从而提高其强度.     

Fe3Al金属间化合物的韧化（I）

通过加铬合金化及合理的热加工工艺,制得了高室温韧性Fe_3Al金属间化合物。实验结果表明:合金元素铬的添加,改变了铁铝合金的断裂模式,即由纯解理断裂模式变为解理、沿晶混合断裂模式;铬的加入改善了室温韧性,提高了解理强度。