铝热反应熔化制备典型单相Fe、Ni铝化物(Fe3Al、FeAl、Ni3Al、NiAl)块体纳米晶材料研究

	铝热反应熔化制备典型单相Fe、Ni铝化物(Fe3Al、FeAl、Ni3Al、NiAl)块体纳米晶材料研究
项目编号	50674051
	喇培清
摘要	铝热反应熔化制备单相Fe、Ni铝化物块体纳米晶材料方法是在较低外界温度下通过铝粉体与铁、镍氧化物之间的铝热反应生成铝化物，同时其在反应释放的高热量作用下被熔化。通过控制原料纯度、保护气氛、将熔体原位沉积于冷却底材，保持熔体纯净。保证熔体具有较大的过冷度和较高的冷却速度，使熔体在随后凝固结晶时具有小的临界晶核及低的原子扩散速度同时晶核长大时间受到限制；晶粒尺寸最终被控制在纳米量级，而获得金属间化合物块体纳米晶材料。该技术由申请人首先提出并已获得块体纳米晶Fe3Al等材料。本项目将系统实验研究设计组成，原料纯度、气氛压力、底材等工艺参数与材料组成、晶粒尺寸及其均匀性、晶界特征、纳米层厚度和性能间相互关系及其物理、化学作用机理；获得铝热反应熔化制备厚度大于10mm，其它方向不受限制，具有良好力学及热稳定性能的铁、镍铝化物纳米晶材料的工艺参数、组成设计原则及该制备方法可适用的铝热体系。【结题摘要】计算研究了气体压力、底材厚度和种类、反应物量、稀释剂量等工艺参数、合金元素及其含量对铝热反应制备块体纳米晶Fe3Al过程温度场与凝固后的平均纳米晶粒尺寸等的影响，确定出了底材厚度、反应物量、稀释剂为制备过程的显著影响因素；实验研究证实了底材厚度、反应物量、稀释剂为材料晶粒尺寸显著影响因素而气体压力、引燃剂量、成型压力、混料时间为非显著影响因素确定了其作用机理，发现通过工艺参数的调整可将晶粒尺寸在20-40nm范围内调整，而相应的力学性能也可调整。研究了不同含量的Mn、Cr、Ni、Cu、Mo元素对材料晶粒尺寸和力学性能的影响，发现合金元素的添加可改变晶粒尺寸和力学性能阐明了其作用机理，通过合金元素含量的控制可调控材料的纳米晶组织和力学性能。研究了等温处理对几种典型材料的纳米晶组织和力学性能的影响，发现通过等温处理可使材料的组织更均匀而晶粒尺寸无显著增加，同时等温处理可使材料强度和塑性同时得到一定提高。研究了热压加工对几种典型纳米晶材料的组织和力学性能的影响发现材料在一定温度下具有良好的热加工性能，热压加工使材料晶粒尺寸有所增加，但使纳米晶组织的均匀性增强，同时也使强度和塑性提高。
项目类别	面上项目
项目来源	国家自然科学基金
	2007
结束日期	2009-12-31
学科门类	1101 - 冶金与矿业 ; 11 - 工程与技术
主持机构	兰州理工大学
项目经费	300000.0
国家	CN
语种	中文
文献类型	项目
条目标识符	https://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/64987
专题	兰州理工大学
推荐引用方式 GB/T 7714	喇培清.铝热反应熔化制备典型单相Fe、Ni铝化物(Fe3Al、FeAl、Ni3Al、NiAl)块体纳米晶材料研究.2007.