【摘要】：三元硼化物MAB(目前,M是過渡金屬元素,A是A1或Zn元素,B是硼元素)相材料因擁有與MAX相材料相類似的層狀結(jié)構(gòu),且兼具金屬和陶瓷材料的優(yōu)異性能而備受關(guān)注。作為MAB相材料的代表,Fe_2AlB_2因具有明顯的層狀結(jié)構(gòu),較高的損傷容限和優(yōu)越的磁熱效應(yīng)而成為研究熱點(diǎn)。目前合成Fe_2AlB_2的方法一般采用Al、Fe和B原料粉在1000 ℃通過長(zhǎng)時(shí)間(15小時(shí)到14天)保溫來獲得Fe_2AlB_2。較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間在很大程度上限制了 Fe_2AlB_2材料的應(yīng)用。本研究主要目的是短時(shí)間內(nèi)合成Fe_2AlB_2材料并研究其相關(guān)性能。本文系統(tǒng)研究了配料比例、溫度(1000-1200 ℃)、時(shí)間(10-120min)以及Sn添加劑對(duì)Fe_2AlB_2純度的影響。結(jié)果顯示,1.5Al/2Fe/2B配料在1150 ℃,Ar氣氛下,無壓燒結(jié)1 h可獲得純度較高的Fe_2AlB_2材料;1.1Al/FeB配料在1100-1200 ℃溫度范圍,Ar氣氛下,無壓燒結(jié)1h亦可獲得純度較高的Fe_2AlB_2材料。采用X射線衍射分析和掃描電子顯微鏡對(duì)合成材料的物相組成和微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。另外,采用1.1Al/2FeB在1100 ℃,30 MPa壓力,保溫保壓1 h,熱壓燒結(jié)制備了 Fe_2AlB_2致密塊體。并對(duì)Fe_2AlB_2塊體材料的力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)定。此外,為了確定Fe_2AlB_2材料在高溫環(huán)境中的應(yīng)用,本文首次研究了 Fe_2AlB_2的熱穩(wěn)定性和抗熱震性。Fe_2AlB_2在Ar氣氛中于1236 ℃發(fā)生劇烈分解。Fe_2AlB_2在600-1200 ℃范圍的熱震實(shí)驗(yàn)證實(shí),熱震后Fe_2AlB_2的殘余強(qiáng)度隨著熱震溫度的升高而持續(xù)降低。采用X射線衍射分析(XRD)、差熱分析(DSC)和掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)熱分解和熱震后的樣品物相,相變和微觀組織形貌進(jìn)行表征,對(duì)相關(guān)機(jī)制進(jìn)行了分析。
【圖文】：

三元過渡金屬硼化物ＭＡＢ相材料擁有與ＭＡＸ相材料相類似的納米層逡逑狀結(jié)構(gòu)［１，２］，其中Ｍ為過渡金屬元素，目前已知Ａ為Ａ１和Ｚｎ元素，而Ｂ僅為硼逡逑元素，如圖１－１所示。由于ＭＡＢ相陶瓷材料的晶體結(jié)構(gòu)是由二元硼化物的晶格中逡逑插入單層或雙層的Ａ原子層形成的三元納米層狀過渡金屬硼化物［３］，使得ＭＡＢ相逡逑融合了陶瓷和金屬材料的優(yōu)異性能，同時(shí)也改善了二元硼化物的損傷容限低、抗逡逑氧化能力差等性能。其中己知的ＭＡＢ相包括，１１１相：ＭｏＡｌＢ，邋ＷＡ１Ｂ；邋２１２相：逡逑Ｆｅ２ＡｌＢ２，邋Ｃｒ２ＡｌＢ２，邋Ｍ１１２ＡＩＢ２，邋Ｃ０２ＡＩＢ２，邋ＮｂＡｌＢ２，邋ＲＵ２Ｚ１１Ｂ２；邋３２２邋相：ＲＵ３ＡＩ２Ｂ２；邋３１４邋相：逡逑Ｃｒ３ＡｌＢ４；邋４１６邋相：Ｃｒ４ＡｌＢ６；固溶體相：（Ｍｃ＾邋ＣｒＪＡｌＢ，邋（Ｍｏｘ，ＷＪＡＩＢ，隊(duì)逡逑Ｃｒ＾）ＡｌＢ２

式破碎機(jī)和行星球磨機(jī)兩種儀器對(duì)其進(jìn)行加工，并要確保ＦｅＢ粉的粒度小于２００逡逑目。為減少原料粉對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，對(duì)ＦｅＢ粉進(jìn)行了邋ＸＲＤ和ＳＥＭ的測(cè)試分逡逑析，，由圖２－１和圖２－２可知ＦｅＢ粉的純度和粒度均己達(dá)到所需數(shù)值，進(jìn)而排除原料逡逑粉的影響。逡逑？邋ＦｅＢ邋ｖ邋Ｆｅ３Ｂ逡逑_N逡逑Ｚ３邐Ｖ逡逑ＣＯ逡逑Ｉ邐￥逡逑Ｂ邐，邐，逡逑Ｓ邐，逡逑Ｖ邐Ｖ逡逑１０邐２０邐３０邐４０邐５０邐６０邋７０邋８０邐９０逡逑２邋Ｔｈｅｔａ（ｄｅｇｒｅｅ）逡逑圖２－１邋ＦｅＢ粉ＸＲＤ圖譜逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋ＸＲＤ邋ｐａｔｔｅｒｎ邋ｏｆ邋ＦｅＢ邋ｐｏｗｄｓ逡逑１１逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ174.1

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本文編號(hào)：2661767