發(fā)布時間：2021-01-09 09:58

　　金屬間化合物是新一代具有極大應用潛力的高溫結構材料,其結構排列長程有序,具有高熔點、高熱導及良好的抗磨損、腐蝕和沖擊性能。其中,Fe-Al金屬間化合物以其優(yōu)良的高溫耐蝕性、高溫抗氧化性、密度小、成本低等一系列優(yōu)點得到了材料學者的廣泛關注。然而,室溫脆性的缺點在金屬化合物中普遍存在,同時溫度在600℃以上時,Fe-Al系金屬間化合物的抗蠕變性能變差且強度明顯下降,嚴重影響了該材料的工業(yè)應用。在定向凝固技術及Fe-Al金屬間化合物強韌化機理的研究發(fā)展基礎上,本文將定向凝固技術同合金化方法結合起來以提高Fe-Al金屬間化合物的高溫強度和塑性。依據Fe-Al二元相圖,在Fe-Al金屬間化合物中添加一定量的高熔點Ta元素,借助改進的Bridgman定向凝固技術,制備凝固速率為650μm/s、700μm/s、800μm/s、900μm/s的Fe-Al-Ta共晶自生復合材料。研究分析了較高凝固速率對Fe-Al-Ta共晶的組織形貌特征、相組成、相界面形態(tài)演變規(guī)律、晶體學取向和力學性能的影響,探明定向凝固Fe-Al-Ta共晶凝固組織特征和力學性能受凝固速率的影響機理。凝固速率為650μm/s、700μm... 

【文章來源】：西安建筑科技大學陜西省

【文章頁數】：84 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

Fe-Al二元合金相圖[97]

西安建筑科技大學碩士學位論文19相，實現Fe-Al合金提高強度與增強韌性的目標。在共晶點處生成的Laves相最多，因此熔配母合金時選擇合金的共晶點成分比例。圖2.3是Fe-Al-Ta三元合金的等溫截面圖[90]，根據相圖中顯示的共晶點成分比配制母合金的原子成分比為：Fe:Al:Ta=85:8:7。由公式2-1，2-2分別得出三種元素的質量百分數。100%PMPMPMPMWeeFlAFlTaTAaeFeFFe(2-1)100%PMPMPMPMWeeFlAFlTaTAalAlAAl(2-2)圖2.3Fe-Al-Ta三元合金等溫截面圖[90]Fig.2.3IsothermalsectionoftheFe-Al-Taphasediagram[90]

西安建筑科技大學碩士學位論文20因此，母合金成分的質量百分數為：Fe:76.25wt.%、Ta:20.29wt%、Al:3.46wt.%。2.2.2母合金的熔鑄及切割本文母合金的熔煉使用儀器是西北工業(yè)大學凝固技術課題組的真空感應熔煉裝置（ZG－0.010W/L型）。其熔煉工作原理是：在真空氣氛中，金屬導體借助中頻電磁感應形成渦流，對裝爐的原料進行加熱，進而熔化精煉。本文試驗所需爐料采用表面處理過的高純原料：99.9%純Fe顆粒、99.999%純Al顆粒和99.95%純Ta顆粒。為防止熔煉過程中出現水蒸氣噴濺現象，所有原料在裝爐前都干燥處理。同時，為避免出現架橋現象，裝料時應由下到上逐漸變松。因為原料中三種元素的密度、熔點均差別較大，密度大的Ta元素熔點遠遠高于密度小的Al元素的熔點，所以在裝料時，三種元素的放置順序從下到上依次為Al、Fe、Ta，避免產生噴濺。同時，考慮熔化的均勻性，在實際裝料時需采用多層次重復放置，采用這種裝料形式可以極大限度的防止Al元素的噴濺，但是不可避免，所以我們在準備原料時必須將Al的燒損率（3%）考慮進去。裝料完成后開始抽真空，抽至1.0×10-2Pa為止，根據爐料的特點，逐步提高加熱功率，以一定的速度熔化爐料，直至完全熔化精煉。最后將熔煉好的金屬液澆鑄至保溫好的模型殼具中，取出模殼放入沙土中，待其自然冷卻凝固后，用工具敲碎模殼，拿出母合金鑄錠。圖2.4為制備的母合金鑄錠。借助電火花線切割技術將真空感應熔煉得到的Fe-Al-Ta共晶母合金鑄錠進行圖2.4Fe-Al-Ta母合金鑄錠Fig2.4MasteralloyingotofFe-Al-Ta

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：2966430