機(jī)械合金化-放電等離子燒結(jié)原位制備納米晶Al-Fe復(fù)合材料.pdf

1、Al和Fe是地殼中儲(chǔ)量最為豐富的2種金屬元素，其合金具有質(zhì)量輕、組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高、原料豐富和價(jià)格低等許多優(yōu)良的性能，可以作為輕質(zhì)高強(qiáng)結(jié)構(gòu)件，大大降低重量和成本，在汽車(chē)、航空航天、海洋、國(guó)防和軍工等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本文采用機(jī)械合金化-放電等離子燒結(jié)（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(fù)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(cè)試技術(shù)對(duì)粉末及燒結(jié)試樣的物相組成、組織結(jié)構(gòu)和成分分布進(jìn)行了表征，并檢測(cè)了燒結(jié)試樣的顯微硬度、壓縮性能和拉伸性能等相關(guān)力學(xué)性能，系統(tǒng)研究了MA關(guān)鍵

3、工藝參數(shù)-磨球級(jí)配和 Fe含量對(duì)材料組織結(jié)構(gòu)及性能的影響。主要研究成果如下：
　　采用 MA-SPS技術(shù)原位制備了接近理論密度的Al13Fe4/Al復(fù)合材料，增強(qiáng)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(cuò)分布的短棒狀超細(xì)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(jí)配對(duì)材料

4、的微觀組織和性能進(jìn)行了優(yōu)化。磨球級(jí)配處理的燒結(jié)試樣塑性得到顯著提高，最大塑性變形量高達(dá)13.6％，這主要?dú)w功于其組織中存在大量的大顆粒α-Al相和超細(xì)顆粒Al13Fe4相。
　　Al-2Fe、A-10Fe、Al-12.5Fe（原子百分含量）三組粉末經(jīng)過(guò)80h機(jī)械合金化后，Al-10Fe的粉末粒徑最?。▇10μm）；SPS燒結(jié)后，制備的Al-10Fe試樣具有最優(yōu)的綜合壓縮力學(xué)性能：顯微硬度為227HV（1.2GPa），抗壓強(qiáng)度極限為