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冷却方式对Fe_3Al金属间化合物组织和性能影响的研究

谢斌  
【摘要】: 本文在大气环境下利用中频感应炉熔炼Fe_3Al金属间化合物,在水玻璃砂型、不锈钢金属型和水冷铜模中实现金属液的冷却凝固成型,获得试验所需的楔形试块。利用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜、万能试验机、摆锤式冲击试验机和硬度计研究了合金的物相、组织及力学性能,并且利用扫描电子显微镜(SEM)和电子探针(EPMA)观察了合金的显微组织、断口形貌和氧化层形貌。 试验结果表明:铸态时,水玻璃砂型获得的合金组织分布均匀,晶粒较为粗大;钢模获得的合金组织细小、匀整;铜模获得的合金组织大小分布不均且存在区域偏析。铸态合金经1000℃保温15h的均匀化退火+600℃保温1h的中温回火热处理后,可以消除晶界网状物;Cr、B更好的偏聚于晶界处,增强了晶界结合强度,从而使合金的硬度增加,提高了合金的力学性能。但是,无论是铸态还是热处理状态,试验合金的室温塑性没有发生明显的提高;随着冷却速度的增加,合金的断裂方式由脆性沿晶断裂特征逐渐转变为脆性沿晶和穿晶混合型断裂特征。 高温抗氧化试验测得该合金的氧化动力学曲线遵循抛物线规律,但是存在一定的负偏差。水玻璃砂型和不锈钢金属型获得合金的氧化层断面形貌基本相同,外层是由Al_2O_3、Fe_2O_3和Cr_2O_3组成的氧化层,内层是Fe_3Al基体,基体和氧化层之间没有起皱和剥落现象;不锈钢金属型冷却获得合金表面氧化层薄而致密,水玻璃砂型所得合金表面氧化层厚度不均;不锈钢金属型冷却获得合金的抗氧化性要稍高于水玻璃砂型的。


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