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1、陵壓料技大學(xué)論文題目：FeAI基復(fù)合材料的原位反應(yīng)合成及其性能研究申請學(xué)位學(xué)科：工學(xué)所學(xué)學(xué)科專業(yè)：材料學(xué)培養(yǎng)單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院碩士生：馬齊導(dǎo)師：王芬2014年5月INSITUREACTIoNSYNTHESISANDPRoPERTIESoFFeAlBASEDCOMPOSITESAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofEngineeringS
2、cience．ByQiMaSupervisor：Prof．FenWangMay2014FeAI基復(fù)合材料的原位反應(yīng)合成及其性能研究摘要FeAl金屬間化合物因其擁有較高的比強(qiáng)度和比模量、原料成本低廉、密度低以及高溫下抗氧化和抗硫化性能好等優(yōu)點(diǎn)，是一種非常有潛力的高溫輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，從而在航空航天、汽車制造業(yè)、石油化工等領(lǐng)域應(yīng)用前景非常廣闊。然而FeAl金屬間化合物材料還存在多方面的不足，如室溫脆性較大，高溫環(huán)境中強(qiáng)度較低，這嚴(yán)重限制其在其他頂尖行業(yè)的應(yīng)用，解決這一問題的一種可能方法是研究開發(fā)FeAl基陶瓷增強(qiáng)復(fù)合材料。本文利用Fe和A
3、l粉通過真空熱壓燒結(jié)制備了FeAl金屬間化合物；利用Fe—AI．Fe203體系的放熱反應(yīng)，原位熱壓合成了A120a／FeAl復(fù)合材料；利用Fe．Al—A1203體系真空熱壓燒結(jié)制備了A1203／FeAl復(fù)合材料。在對產(chǎn)物性能研究過程中利用x．射線衍射分析(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)結(jié)合能譜色譜儀(EDS)等方法詳細(xì)地研究不同體系的物相組成及反應(yīng)過程，并研究了A1203不同添加方式及含量對復(fù)合材料的微觀組織結(jié)構(gòu)變化、晶粒大小和力學(xué)性能的影響，同時(shí)對材料的密度、維氏硬度、斷裂韌性和抗彎強(qiáng)度等物理力學(xué)性能進(jìn)行了測試，同時(shí)討論了復(fù)
4、合材料的斷裂機(jī)制及強(qiáng)韌化機(jī)理。各體系均經(jīng)1250℃燒結(jié)并保溫1．5h，所合成產(chǎn)物的XRD結(jié)果表明：Fe．Al體系通過熱壓燒結(jié)所得產(chǎn)物主要物相為FeAI相。Fe．Al—Fe203體系通過反應(yīng)合成和Fe．A1一A1203體系經(jīng)熱壓燒結(jié)所得產(chǎn)物均主要由FeAl基體相和A1203增強(qiáng)相構(gòu)成。微觀結(jié)構(gòu)分析表明：利用Fe和Al粉通過真空熱壓燒結(jié)制備的FeAl金屬間化合物基體為片層結(jié)構(gòu)，含有少量A1203相。Fe—A1一Fe203體系通過反應(yīng)合成的材料基體也為片層狀，增強(qiáng)相A1203分散在基體和晶界處，隨著增強(qiáng)相A120s生成量的增加，顆粒逐漸
5、增多，阻止基體顆粒的長大，基體晶粒得到細(xì)化。當(dāng)生成量超過一定比例時(shí)，則會導(dǎo)致第二相粒子陶瓷顆粒出現(xiàn)一定的團(tuán)聚現(xiàn)象。材料的斷裂方式為解理斷裂和沿晶斷裂。材料重要的增強(qiáng)增韌機(jī)制為第二相強(qiáng)化、細(xì)晶韌化、裂紋的偏轉(zhuǎn)與橋聯(lián)和殘余應(yīng)力場增韌等。物理及機(jī)械力學(xué)性能測試結(jié)果表明：體系中隨著增強(qiáng)相生成量的增多，試樣的密度值的變化趨勢逐漸變小，硬度的變化趨勢逐漸增大；而抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性呈峰值變化，在A1203含量為1．2wt％時(shí)，試樣的抗彎強(qiáng)度達(dá)到最大值1329．22MPa，在A1203含量為O．8wt％時(shí)，試樣的斷裂韌性達(dá)到最大值29．95MPa
6、·ml／2。相對于不含增強(qiáng)相的FeAl金屬間化合物的抗彎強(qiáng)度(1279．96MPa)和斷裂韌性(24．80MPa·mI72)，其力學(xué)性能得到了明顯的改善關(guān)鍵詞：FeAl基復(fù)合材料，原位反應(yīng)，微觀結(jié)構(gòu)，力學(xué)性能INSITUREACTIoNSYNTHESISANDRoPERTIESoFFeAlBASEDCOMPOSITESABSTRACTFeAlintermetalliccompoundsexhibitsattractiveproperties，suchashighspecificstrengthandmodulus，cheapraw
7、materials，lowdensity，excellentsulfidationresistanceandresistancetooxidationinhightemperature．Duetotheaboveoutstandingfeatures，ithasgreatpotentialforparticularapplicationinaerospace，automobilemanufacturing，petrochemicalandotherfields．However，F(xiàn)eAlcompositeuseinsophistic
8、atedindustryisstilllimitedbecauseofthehigherbrittlenessatroomtemperatureandlowstrengthinhighertemperature，apossiblewaytosolv
