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大尺寸Fe_3Al基块体纳米晶合金的铝热法制备及其组织形成演化机理

刘雪梅

  本文主要综述了块体纳米晶材料的结构模型、性能、应用、制备方法以及Fe_3Al金属间化合物的研究进展。通过铝热反应熔化法制备了添加Cr元素的大尺寸Fe_3Al块体纳米晶合金,并分区域研究了大尺寸Fe_3Al基块体纳米晶合金的组织并提出了组织形成机制。为了调控纳米晶组织,我们对制备的块体纳米晶合金进行了等温处理,并研究了等温处理和Cr元素含量对大尺寸Fe_3Al基块体纳米晶合金组织的影响,尝试提出了组织的演化机理,概括起来主要有以下几点: 1.制备的大尺寸Fe_3Al-10%Cr块体纳米晶合金主要由无序bcc结构的纳米晶构成,此外还有部分非晶和微米级富Cr析出相,其中纳米晶主要以均质形核机制形成。沿径向和高度方向,材料的平均晶粒尺寸差别较大。其中径向的次中心位置处平均晶粒尺寸最小,而在高度方向,平均晶粒尺寸由上部到下部依次增大。 2.对大尺寸Fe_3Al-10%Cr块体纳米晶合金进行了不同温度和不同时间的等温处理,结果表明:不同温度和不同时间等温处理对材料的晶体结构无影响,但对平均晶粒尺寸和富Cr析出相的影响较大。等温处理之后,材料中的富Cr析出相数量增多,尺寸增大。 3.制备了添加不同Cr含量的大尺寸Fe_3Al基块体纳米晶合金,发现其组织仍然是以纳米晶为主的多相组织,其中纳米晶仍然是无序bcc结构,以均质形核机制形成。含5wt.%Cr元素时,纳米晶合金的平均晶粒尺寸最大,是30.46nm,随着Cr元素含量增加,材料的平均晶粒尺寸减小到27.8nm;随着Cr元素含量增加,材料中的富Cr析出相数量增多,尺寸增大。 4.对Fe_3Al-5%Cr和Fe_3Al-15%Cr大尺寸块体纳米晶合金进行了等温处理后发现:等温处理不影响纳米晶合金的晶体结构,但不同程度地影响了材料的平均晶粒尺寸和富Cr析出相。等温处理对Fe_3Al-5%Cr大尺寸块体纳米晶合金的影响很小,但对Fe_3Al-15%Cr的元素分布影响显著,其中的Cr元素发生了明显的析出现象,同时尺寸明显长大。……   
[关键词]:大尺寸块体纳米晶合金;Fe_3Al;铝热法;组织;等温处理;Cr元素
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:兰州理工大学2011年