采用原位反应结合热压烧结工艺制备了Al2O3质量分数为10%和20%的Fe-28Al-5Cr基复合材料, 研究了它们的物相、显微组织、力学性能, 以及室温和200,400,600,800 ℃下的摩擦磨损性能, 并与采用外加Al2O3方法制备的相同复合材料进行了对比。结果表明: 原位合成Al2O3制备的复合材料由Fe3Al和Al2O3两相组成, Al2O3主要分布在晶界处; 随着Al2O3含量的增多, 复合材料的硬度逐渐增大, 抗弯强度明显降低; 当Al2O3质量分数为20%时, 复合材料的耐磨性能得到了明显改善; 与外加20%Al2O3制备的复合材料相比, 原位合成Al2O3制备的复合材料具有较高的硬度和强度, 在室温和200,800 ℃下的磨损率稍低。
所属栏目
新材料 新工艺国家自然科学基金资助项目(51275507; 51201172)
收稿日期
2013/4/112014/3/11
作者单位
甄乾:中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,兰州 730000兰州理工大学材料科学与工程学院,兰州 730050
徐建林:兰州理工大学材料科学与工程学院,兰州 730050
张兴华:中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,兰州 730000
马吉强:中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,兰州 730000
李斐:中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,兰州 730000
杨军:中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,兰州 730000
备注
甄乾(1988-), 男, 河南南阳人, 硕士研究生。
引用该论文:
ZHEN Qian,XU Jian-lin,ZHANG Xing-hua,MA Ji-qiang,LI Fei,YANG Jun.Microstructure and Properties of Al2O3/Fe-28Al-5Cr Composites Prepared by In-situ Reaction and Hot-Pressing Sintering[J].Materials for mechancial engineering,2014,38(5):26~32
甄乾,徐建林,张兴华,马吉强,李斐,杨军.原位反应结合热压烧结工艺制备Al2O3/Fe-28Al-5Cr复合材料的组织和性能[J].机械工程材料,2014,38(5):26~32
参考文献
【1】
林栋梁.高温金属间化合物研究的新进展[J].上海交通大学学报,1998,32(2):95-109.
【2】
LIU C T, STIEGLER J O, FROES F H. Metal handbook-ordered-intermetallics[M].10th ed. Materials Park, OH: ASM,1990: 913-942.
【3】
STOLOFF N S. Ordered alloys-physical metallurgy and structural application[J].International Materials Reviews,1984,29(3):125-135.
【4】
彭超群,黄伯云,贺跃辉.Ni-Al系、Fe-Al系和Ti3Al金属间化合物研究进展[J].特种铸造及有色合金,2001(6):27-29.
【5】
KUMAR K S, BAO G. Intermetallic matrix composites: an review[J].Composites Science and Technology,1994,52:127-150.
【6】
陆永浩,邢志强.Fe3Al金属间化合物的回顾与展望[J].北京工业大学学报,1996,20(3):14-20.
【7】
高小玫,钱祥荣.Cr对Fe3Al的韧化作用[J].金属学报,1994,30(7):307-310.
【8】
汤文明,唐红军,郑治祥,等.Fe-Al金属间化合物强韧化研究进展[J].合肥工业大学学报: 自然科学版, 2005,28(2):129-134.
【9】
BALASUBRAMANIAM R. On the role of chromium in minimizing room temperature hydrogen embrittlement in iron aluminides[J].Scripta Materialia,1996,34:127-133.
【10】
MCKAMEY C G, LIU C T. Chromium addition and environmental embrittlement in Fe3Al[J].Scripta Metallurgica et Materialia,1990,24:2119-2122.
【11】
KOCH C C. Intermetallic matrix composites prepared by mechanical alloying-a review [J].Materials Science and Engineering: A,1998,214:39-48.
【12】
SUBRAMANIAN R, MCKAMEY C G, SCHNEIBEL J H, et al. Iron aluminide-Al2O3 composites by in situ displacement reactions: processing and mechanical properties[J].Materials Science and Engineering: A,1998,254:119-128.
【13】
BAI Ya-ping, XING Jian-dong, WU Hao-liang, et al. Study on preparation and mechanical properties of Fe3Al-20wt.%Al2O3 composites[J].Materials and Design,2012,39:211-219.
【14】
ALMAN D E, HAWK J A, TYLCZAK J H, et al. Wear of iron-aluminide intermetallic-based alloys and composites by hard particles[J].Wear,2001,251:875-884.
【15】
YANG Jun, LA Pei-qing, LIU Wei-min, et al. Microstructure and properties of Fe3Al-Fe3Al C0.5 composites prepared by self-propagating high temperature synthesis casting[J].Materials Science and Engineering: A,2004,382:8-14.
【16】
ZHANG Xing-hua, MA Ji-qiang, YANG Jun, et al. Dry-sliding tribological behavior of Fe-28Al-5Cr/TiC composites[J].Wear,2011,271(5/6):881-888.
【17】
SHARMA G, LIMAYE P K, SUNDARARAMAN M. Wear resistance of Fe-28Al-3Cr intermetallic alloy under wet conditions[J].Materials Letters,2007,61:3345-3348.
【18】
YANG Jun, LA Pei-qing, LIU Wei-min, et al. Tribological properties of FeAl intermetallics under dry sliding[J].Wear,2004,257:104-109.
【19】
YANG Jun, MA Ji-qiang, BI Qin-ling, et al. Tribological properties of Fe3Al material under water environment[J].Materials Science and Engineering: A,2008,490:90-94.
【20】
徐建林,甄乾,张兴华,等.热压烧结Fe-28Al-5Cr/Al2O3复合材料的组织和性能[J].机械工程材料, 2013, 37(10): 34-38, 43.
【21】
ZHANG Xing-hua, YANG Jun, MA Ji-qiang, et al. Microstructures and mechanical properties of Fe-28Al-5Cr/TiC composites produced by hot-pressing sintering[J].Materials Science and Engineering:A,2011,528:6819-6824.
【22】
尹衍升.铁铝金属间化合物[M].上海: 上海交通大学出版社,1996:29-34.