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无压烧结工艺对ZnAl/Fe_(48)Cr_(15)Mo_(14)C_(15)B_6Y_2材料力学和热学性能的影响

杨晓萌  
【摘要】:本论文采用气体雾化法制备的Fe48Cr15Mo14C15B6Y2(以下简称Fe48)非晶粉末加入韧性ZnAl合金粉末,利用Fe48在过冷液相区内超塑性能好的特点,在大气环境下无压烧结成型为致密的块体ZnAl/Fe48复合材料。利用X射线衍射法(XRD)对复合材料的结构表征,利用扫描电子显微镜(SEM)对试样的微观组织形貌及压缩断口形貌分析,并用差热分析法(DSC)对复合材料的热稳定性进行分析,通过激光闪射热导率测试仪测量复合材料的热导率及热扩散系数,以研究ZnAl/Fe48复合材料的导热性能。ZnAl/Fe48复合材料的致密度随着ZnAl含量的增加与烧结温度的升高而增大,在640℃温度下烧结可得到较为致密的复合材料;复合材料的衍射峰中除了ZnAl合金的衍射峰外没有其它晶体的衍射峰出现,基底仍为Fe48的漫散射峰,说明ZnAl的引入没有过多影响非晶基体的本质;烧结后的复合材料表面是连续的平面,没有观察到除ZnAl相以外的其它晶体相,Fe48与ZnAl相的界面结合很紧密,界面处存在着溶解扩散,但界面区只存在约2~3微米的界面扩散层,没有界面反应相生成。通过对ZnAl/Fe48复合材料的压缩应力-应变曲线分析,ZnAl合金的引入可以明显改善Fe48合金的韧性;试验测得复合材料的屈服强度均低于混合法Reuss模型的预测值,但基本保持一致;结合其压缩断口形貌分析,ZnAl/Fe48复合材料的断裂机制为韧性断裂与脆性断裂共存的混合断裂机制,宏观表现为脆性断裂。通过对ZnAl/Fe48复合材料的DSC曲线分析,发现非晶基体的本性变化不大,除了ZnAl晶体相外,复合材料中没有其它的晶体相,ZnAl合金没有过多影响非晶基体的热稳定性,基体仍然保持完全的非晶态。在298~423 K温度范围内,ZnAl体积分数为45 vol.%的复合材料比Fe48有更低的热导率,ZnAl体积分数为65vol.%的复合材料比其它试样有更高的热导率;不同的烧结温度对ZnAl/Fe48复合材料的热导率影响不大;非晶复合材料的热导率与热扩散系数均随温度的升高而增大,但是随温度的升高变化不大,表明本论文无压烧结制备的ZnAl/Fe48复合材料具有良好的保温隔热性能。


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