免费论文：铝热反应合成具有编织结构的FeNiCrAl-NiAl金属基复合材料

传统碳钢是由铁素体（α-Fe）和渗碳体（Fe3C）组成的铁基复合材料，由于Fe3C高温易分解，无法用于高温结构材料。类比于Ni3Al金属间化合物对镍基高温合金的共格沉淀强化左右，用高温稳定、熔点高和抗氧化性能优异的NiAl代替Fe3C作为增强相，以抗氧化性能优良的FeNiCrAl合金代替铁素体基体，同时获得类似于极细珠光体组织的NiAl相和铁素体交替排列的片层状结构，将有望大幅提高铁基合金的高温力学性能。本文通过设计铝热剂成分，利用重力场和超重力场分别制备出了具有编织结构的FeNiCrAl-NiAl复合材料。本文采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、透射电子显微镜（TEM）和选区电子衍射（SAED）等分析测试手段，观察分析FeNiCrAl-NiAl复合材料的组织形貌和显微结构。并采用MTS880材料综合实验机测试合成材料的常温和高温力学性能。同时对该复合材料经不同温度时效处理后的组织结构稳定性进行了分析。显微结构分析表明，合成的复合材料主要由α-FeNiCrAl相和NiAl相组成，两者具有相同的晶型和接近的晶格常数，呈共格或半共格关系。其中α-FeNiCrAl相和NiAl相为板条状，并形成完整的编织状组织。样品（110）晶面衍射峰边带效应和选区电子衍射卫星斑点等结果表明，编织状组织可能是由调幅分解产生的。压缩实验结果表明，室温压缩时其极限压缩强度为2086MPa，随着温度的升高，复合材料的屈服强度σ0.2和极限压缩强度越来越低，650℃压缩时其极限压缩强度为495MPa，700℃是极限压缩强度为440MPa，800℃压缩时压缩下降为313MPa。当铝热剂中铝含量从29.03wt.%增加至31.35wt.%过程中，NiAl相先是在晶粒内部以颗粒形式存在，在晶界处与基体形成空间编织状结构，随着Al含量的增加编织状结构扩展至晶粒内部，最终形成完整连续的编织状结构。随着Al含量从31.35wt.%逐步增加至33.52wt.%时，编织状结构尺寸又不断减小，直至在晶粒内部消失，仅在晶界处存在。时效处理温度对样品显微组织形貌有较大的影响，当时效温度从500℃增加至700℃过程中，NiAl相尺寸略有增加，当时效温度增加至800℃和900℃时，NiAl板条相进一步长大。超重力场中合成材料的物相组成与重力场中相比，增加了σ-FeCr相，但边带效应较常规重力下更为明显，随着超重力系数的增加，样品中Al2O3杂质分离更加彻底。转速从0r/min增加至1000r/min的过程中，NiAl相尺寸长大，编织状结构趋于致密化，当增至1500r/min时，样品中NiAl相尺寸发生细化，且编织状结构更加致密。

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