Fe3Al特性

采用机械合金化结合热压烧结的方法制备了Fe3Al金属间化合物块体材料,对其烧结后的物相、力
学性能、微观结构以及干滑动摩擦磨损性能进行了试验研究.结果表明,热压烧结Fe3Al金属间化合物材料
以有序度较低的B2结构为主,具有较高的强度和硬度.在不同的载荷和滑动速度下具有不同的摩擦学特性,
不同摩擦阶段的磨损机制主要包括磨粒磨损、塑性变形、裂纹萌生与扩展、微区脆性剥落以及氧化磨损等.
Fe3Al基金属间化合物原料成本较低，具有低比重、优异的抗氧化、抗硫蚀等特点，可以应用于对强度要求不太高的中高温氧化或硫蚀环境中，如有色冶炼厂和高浓度烟气收尘设备及制酸系统中的烟气净化设备、转化器、热交换设备极板和壳体；汽车尾气管、电厂排气的烟气管道等。

ØFe3Al金属间化合物合金室温塑性改善、综合性能提高机理及应用研究，国家“863” 资助；
ØFe3Al基合金的非真空熔炼与成型的应用基础研究，国家“863”及福特（中国）发展基金共同资助；
ØB2结构Fe3Al单晶力学行为各向异性，国家自然科学基金资助。

主要创新性研究成果有以下几点：
1.首次提出Fe3Al基合金的B2热机械处理工艺，使合金在空气中的室温拉伸延伸率提高到15％以上。

2.通过自行开发的提高合金中高温抗蠕变性能的处理工艺，研制成功Fe-28Al-XCr系金属间化合物材料。

申请两项发明专利并已获得批准（专利号：ZL 93 1 14921.5）(专利号：ZL 93 1 21242.X)。

3.通过Cr, Ti, Mn, Ni, Mo等代位合金元素原子在Fe3Al基金属间化合物合金亚点阵占位的中子衍射研究及交互作用能计算探讨上述各元素对室温塑性的影响。

4.Fe3Al基合金热加工过程中的变形织构研究。

5.在解决了该系列合金采用传统工艺制备大体积材料、并获得薄板的基础上，开展了超塑性行为、可焊性研究，并提出优化的热弯成型及焊接工艺。

申请焊接发明专利一项，已公开（公开号：CN1251329A）。

6.Fe3Al基合金薄板在有色冶炼后处理含氧环境中的现场试验结果显示了它比不锈钢优异的抗蚀性能。

通过鉴定一项。

7.B2结构Fe3Al单晶力学行为各向异性机理研究。

不同取向单晶宏观拉伸切应力—切应变曲线形式、各阶段加工硬化行为与各滑移系的激活方式、晶体转动及位错组态的演变直接相关。

目前，有关Fe3Al基合金冶炼、热加工、焊接及组织性能控制的技术已经成熟，在普通钢铁企业现有的冶炼及轧制设备条件下，可以通过真空熔炼或非真空熔炼加电渣重熔工艺精炼来制备Fe3Al基合金铸锭，通过锻造及轧制设备生产各种规格的Fe3Al基合金板材；通过热弯工艺及焊接工艺可获得Fe3Al基合金焊管。

ZrO2(3Y)/Fe3Al复合材料的裂纹扩展阻力曲线与增韧机制
李嘉1,2 ,尹衍升2,王英姿1,师瑞霞2
(1.济南大学材料学院,济南250022;2.山东大学材料液态结构与遗传性教育部重点实验室,
工程陶瓷山东省重点实验室,济南250061）
摘要：通过压痕小裂纹法测量了ZrO
2(3Y)/Fe
3
Al复合材料的R曲线，并利用
显微Raman光谱和XRD测试了ZrO
2(3Y)/Fe
3
Al复合材料的相变高度（h）和
可相变体积分数（），定量探讨了ZrO
2(3Y)/Fe
3
Al复合材料中相变增韧和
桥联增韧2种机制对增韧的贡献。

结果表明： Fe
3
Al的加入使相变高度h和
可相变体积分数明显提高，当Fe
3
Al含量为30%（体积分数，下同）时，h
由单相ZrO
2(3Y)的12μm提高至21μm；由单相ZrO
2
(3Y)的19%提高至30%,h
和的增大使相变增韧效应增高。

Fe
3
A1的桥联效应及相变增韧效应使
ZrO
2(3Y)/Fe
3
Al复合材料具有较单相ZrO
2
(3Y)更明显的R阻力行为.
关键词:氧化铝/铝铁金属间化合物;裂纹扩展阻力曲线;桥联;增韧;复合材料
中图分类号:TQ174 文献标识码:A 文章编号:0454-5648(2004)02－0144－07
Fe
3
Al金属间化合物为介于高温合金与陶瓷之间的一种新型高温结构材料,其高温强度、高温蠕变和抗氧化、耐腐蚀性能优于大部分金属材料,韧性优
于陶瓷材料,用于陶瓷增韧取得了较好的效果.对于ZrO
2(3Y)/Fe
3
Al(3Y即含
有3%摩尔分数的Y
2O
3
)复合材料,相变增韧和Fe
3
Al裂纹桥联的协同作用使材
料的抗弯强度和断裂韧性分别高达1321MPa,36MPa·m1/2[1],同时,材料的抗热震性能也有明显的改善[2]。

在进一步揭示该材料的增韧机制过程中,定量地描述材料的断裂过程、探讨相变增韧和Fe
3
Al桥联增韧各自对材料韧性的贡献及两者之间的交互作用是十分必要的。

基于此,实验利用跟踪小裂纹压痕
法求得ZrO
2(3Y)/Fe
3
Al复合材料的R曲线,并通过测定复合材料的相变高度
h和可相变体积分数 ,定量地探讨了复合材料的增韧特性。

1 实验
1.1试样制备与测试
纯ZrO
2(3Y)粉体,及分别含15%,30%(体积分数) Fe
3
Al的Fe
3
Al－ZrO
2
复合粉
体在40Mpa下热压烧结30min(烧结温度见表1),制得相对密度＞97%的烧结试样.用三点弯曲法测试样的抗弯强度,试样尺寸为3mm×4mm×36mm;用单边切口梁法(single edge notched beam,SENB)测定断裂韧性，试样尺寸为２ｍｍ×４㎜×３６㎜，切口宽度为０.25mm测定时跨距为２０㎜，加载速率为0.5㎜/min。

试样的洛氏硬度用ＨＤ－187.5型Rockwell硬度
计测定。

试样的力学性能见表１。

表1 测试材料的力学性能
Table 1 Mechanical properties of materials
用内圆切割机'">............
以Fe3Al相为基体的金属问化合物高温合金。

该合金具有优异的高温抗氧化、抗硫化腐蚀性能，合金密度较小，因为不含贵重元素，故价格低廉，很适合于在高温氧化、硫化腐蚀的环境中工作。

Fe。

Al合金有两个不足之处：室温很脆，伸长率仅3％左右；高温强度不足。

通过添加合金元素铬、硼，采取温加工工艺和合理的热处理制度，基本上解决了室温脆性问题，室温拉伸伸长率]98提高到15％左右。

提高强度的途径是进行合金化，添加锆、铌、钼等元素进行固溶强化和析出第二相进行时效强化，使合金室温拉伸强度达到1000MPa，600℃拉伸强度达到560MPa。

Fe。

Al基金属间化合物高温合金可以制造加热元件、炉子紧固件、热交换器、汽车用管材、石油管道和磁性元件等。

该合金在真正走向实用之前，应在冶炼工艺和热加工工艺方面进行改进。

该文章转自[成都钢铁网]：/2008/1220/280.html。