機械合金化-放電等離子燒結原位制備納米晶Al-Fe復合材料.pdf

1、Al和Fe是地殼中儲量最為豐富的2種金屬元素，其合金具有質量輕、組織結構穩(wěn)定性高、原料豐富和價格低等許多優(yōu)良的性能，可以作為輕質高強結構件，大大降低重量和成本，在汽車、航空航天、海洋、國防和軍工等領域具有廣闊的應用前景。本文采用機械合金化-放電等離子燒結（Mechanical Alloying-Spark Plasma Sintering，MA-SPS）工藝原位制備了接近理論密度的納米晶 Al-Fe復合材料，利用X射線衍射（X-Ray

2、Diffraction，XRD）、掃描電子顯微鏡（Scanning Electron Microscope，SEM）、透射電子顯微鏡（Transmission Electron Microscope，TEM）和能譜儀（Energy Dispersive Spectrometer，EDS）等分析測試技術對粉末及燒結試樣的物相組成、組織結構和成分分布進行了表征，并檢測了燒結試樣的顯微硬度、壓縮性能和拉伸性能等相關力學性能，系統(tǒng)研究了MA關鍵

3、工藝參數-磨球級配和 Fe含量對材料組織結構及性能的影響。主要研究成果如下：
　　采用 MA-SPS技術原位制備了接近理論密度的Al13Fe4/Al復合材料，增強相金屬間化合物Al13Fe4以三種形態(tài)存在于α-Al基體中：大顆粒（1~2μm）、交錯分布的短棒狀超細顆粒（0.1~1.0μm）和納米顆粒（~20nm）。其中，前兩種形態(tài) Al13Fe4相原位生成，后一種納米顆粒Al13Fe4相固溶析出生成。
　　采用磨球級配對材料

4、的微觀組織和性能進行了優(yōu)化。磨球級配處理的燒結試樣塑性得到顯著提高，最大塑性變形量高達13.6％，這主要歸功于其組織中存在大量的大顆粒α-Al相和超細顆粒Al13Fe4相。
　　Al-2Fe、A-10Fe、Al-12.5Fe（原子百分含量）三組粉末經過80h機械合金化后，Al-10Fe的粉末粒徑最小（~10μm）；SPS燒結后，制備的Al-10Fe試樣具有最優(yōu)的綜合壓縮力學性能：顯微硬度為227HV（1.2GPa），抗壓強度極限為