目的制備高溫腐蝕環(huán)境下應(yīng)用的Fe Al/Fe Al Si非對(duì)稱膜材料,研究膜與基體的結(jié)合性能。方法采用粉末反應(yīng)合成法制備大孔徑、高孔隙度的FeAlSi多孔體作為支撐體,通過浸漬法在支撐體表面制備小孔徑的FeAl涂層作為膜層,再經(jīng)燒結(jié)得到Fe Al/Fe Al Si非對(duì)稱膜材料。研究Fe Al/Fe Al Si非對(duì)稱膜材料的孔結(jié)構(gòu)性能及膜基結(jié)合性能。采用XRD和SEM研究多孔膜材料的物相組成及微觀形貌,采用孔結(jié)構(gòu)測(cè)試儀及壓汞法測(cè)試支撐體與膜層的孔結(jié)構(gòu)參數(shù),采用拉伸法和反吹實(shí)驗(yàn)研究Fe Al/Fe Al Si非對(duì)稱膜材料的膜基結(jié)合性能。結(jié)果 Fe Al/Fe Al Si非對(duì)稱膜材料表面膜層均勻、完整,膜層與支撐體之間具有冶金結(jié)合。支撐體的孔隙度和平均孔徑分別為43.0%和22.7μm,膜層的孔隙度和平均孔徑分別為36.5%和7.5μm。當(dāng)膜層厚度增加時(shí),膜材料的透氣度下降,最大孔徑在一定膜層厚度范圍內(nèi)變化不大,當(dāng)膜層厚度在150～300μm范圍內(nèi)時(shí),最大孔徑約為7.8μm。膜層與支撐體的結(jié)合強(qiáng)度大于5.5 MPa。結(jié)論浸漬法制備的Fe Al/Fe Al Si非對(duì)稱膜材料的孔結(jié)構(gòu)性能優(yōu)異,膜... 

【文章來源】：表面技術(shù). 2020,49(08)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

拉伸試樣和反吹測(cè)試原理圖

圖2為不同Si含量的支撐體燒結(jié)后的XRD圖譜。由圖2可知，所有Si含量的支撐體均為單一的FeAl(Si）相。從二元Fe-Al相圖可以看出，F(xiàn)eAl相在一個(gè)很寬的成分之內(nèi)，Al的原子數(shù)分?jǐn)?shù)為33%～51%時(shí)，均為B2結(jié)構(gòu)的FeAl相。B2結(jié)構(gòu)可以固溶一定比例的第三組元。在Fe25Al成分基礎(chǔ)上添加Si的最高含量只有5%，因而完全可以固溶到FeAl相中。從XRD測(cè)試結(jié)果來看，衍射峰向右偏移，由于Al的原子半徑與Si的原子半徑非常接近，而與Fe原子半徑差距較大，因此可以推斷Si原子部分取代Al原子。另外，根據(jù)XRD分析結(jié)果可知，Si元素固溶于FeAl相中，進(jìn)而改變晶胞參數(shù)，使衍射峰發(fā)生改變。Si元素對(duì)FeAl相的合金化機(jī)理還有待進(jìn)一步研究。多孔支撐體需要具備較高的通量和一定的力學(xué)性能。多孔支撐體的開孔隙度要求越大越好，由前期研究可知，隨Si含量的增加，F(xiàn)eAl多孔體的孔隙度增大[15]。單從孔隙度上分析可以選擇高Si試樣，但是支撐體還要滿足一定的力學(xué)性能要求。圖3為不同Si含量支撐體的抗彎強(qiáng)度。由圖3可知，隨支撐體中Si含量的增加，材料的抗彎強(qiáng)度下降。當(dāng)Si含量為1%時(shí)，材料的抗彎強(qiáng)度約為21.5 MPa；當(dāng)Si含量超過3%后，抗彎強(qiáng)度降到約9.6 MPa。一般來說，多孔材料的力學(xué)性能與本征強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有關(guān)。Si含量的增加會(huì)使孔隙度增大，即隨Si含量的增加，有效承載面積減小，抗彎強(qiáng)度下降[16]。綜上可知，Si元素雖然能提高多孔材料的孔隙度，但是也會(huì)因此帶來強(qiáng)度降低的問題，所以選擇綜合性能最優(yōu)的含1%Si元素的FeAl1Si材料作為支撐體。

多孔支撐體需要具備較高的通量和一定的力學(xué)性能。多孔支撐體的開孔隙度要求越大越好，由前期研究可知，隨Si含量的增加，F(xiàn)eAl多孔體的孔隙度增大[15]。單從孔隙度上分析可以選擇高Si試樣，但是支撐體還要滿足一定的力學(xué)性能要求。圖3為不同Si含量支撐體的抗彎強(qiáng)度。由圖3可知，隨支撐體中Si含量的增加，材料的抗彎強(qiáng)度下降。當(dāng)Si含量為1%時(shí)，材料的抗彎強(qiáng)度約為21.5 MPa；當(dāng)Si含量超過3%后，抗彎強(qiáng)度降到約9.6 MPa。一般來說，多孔材料的力學(xué)性能與本征強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有關(guān)。Si含量的增加會(huì)使孔隙度增大，即隨Si含量的增加，有效承載面積減小，抗彎強(qiáng)度下降[16]。綜上可知，Si元素雖然能提高多孔材料的孔隙度，但是也會(huì)因此帶來強(qiáng)度降低的問題，所以選擇綜合性能最優(yōu)的含1%Si元素的FeAl1Si材料作為支撐體。2.2 多孔膜的制備及孔結(jié)構(gòu)性能

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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