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fe-al合金有序化过程中的内耗峰

金属学报 2009年第4期45卷 396-399页

作者：吴杰崔洪芝迟静姚树玉韩福生山东科技大学材料科学与工程学院青岛266510 中国科学院固体物理研究所材料物理重点实验室合肥230031

利用内耗方法对B2 fe-al合金的有序化过程进行了研究,并分析了有序化过程与原子换位运动之间的关系.对于油冷fe_(47)al_(53)合金,在570℃左右观察到一个内耗峰;但是对于炉冷样品,该峰并不出现.这个内耗峰具有典型的相变峰特征,XRD和DSC... 详细信息

利用内耗方法对B2 fe-al合金的有序化过程进行了研究,并分析了有序化过程与原子换位运动之间的关系.对于油冷fe_(47)al_(53)合金,在570℃左右观察到一个内耗峰;但是对于炉冷样品,该峰并不出现.这个内耗峰具有典型的相变峰特征,XRD和DSC显示,该峰的出现与样品的有序化过程有关,它产生于反位置原子通过最近邻的空位向自身亚晶格位置的跳动.油冷fe_(57)al_(43)合金中类似的峰出现在540℃附近.

关键词： B2 fe-al合金内耗有序度反位置原子

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fe-al合金多孔材料研究进展

粉末冶金技术 2010年第6期28卷 463-466页

作者：王峰奚正平汤慧萍汪强兵杨保军西安建筑科技大学材料科学与工程学院西安710055 西北有色金属研究院金属多孔材料国家重点实验室西安710016

fe-al合金多孔材料具有比常规多孔材料更好的耐高温氧化、耐腐蚀、高强度等优异性能,但是由于室温脆性大、延展性低,阻碍了其进一步发展。本文综述了fe-al合金多孔材料的特性、应用现状以及在制备和应用中存在的问题。通过阐述多孔材料... 详细信息

fe-al合金多孔材料具有比常规多孔材料更好的耐高温氧化、耐腐蚀、高强度等优异性能,但是由于室温脆性大、延展性低,阻碍了其进一步发展。本文综述了fe-al合金多孔材料的特性、应用现状以及在制备和应用中存在的问题。通过阐述多孔材料在洁净煤技术的应用现状,分析了fe-al合金多孔材料的研究方向和发展趋势。

关键词：金属多孔材料 fe-al合金洁净煤技术研究进展

Cr、Ce对fe-al合金电子结构及力学性能影响的第一性原理和实验研究

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Cr、Ce对Fe-Al合金电子结构及力学性能影响的第一性原理和实验研究

作者：张军霞兰州理工大学

学位级别：硕士

fe-al基合金因其卓越的抗氧化、抗冲击以及优异的抗腐蚀等性能在石油化工、电站锅炉、冶金等领域应用越来越广泛。但是,室温脆性制约着该类合金作为结构材料在低温环境下的广泛应用。因此如何降低fe-al基合金的室温脆性成为该领域内的... 详细信息

fe-al基合金因其卓越的抗氧化、抗冲击以及优异的抗腐蚀等性能在石油化工、电站锅炉、冶金等领域应用越来越广泛。但是,室温脆性制约着该类合金作为结构材料在低温环境下的广泛应用。因此如何降低fe-al基合金的室温脆性成为该领域内的研究热点之一。造成该类合金室温塑性较差的主要原因是环境氢脆性以及长程有序超点阵空间结构所造成的反相畴界和本征易解理断裂的特点。为此,科学家们采取了若干改进措施,比如通过热处理、快速凝固等方法细化晶粒、控制合金的显微组织结构等。此外,也可以通过加入含晶格电子数较多的合金元素或稀土来改变金属间化合物原子间的键合强度和电子分布,即从降低超点阵空间结构造成的影响这一角度来改善feal合金的室温脆性。但是通过实验无法从原子尺度获得化学键的特性及电子结构等信息,因此本文采用第一性原理模拟计算和实验相结合的方法研究原子结合的微观机制,探究Cr浓度对feal合金电子结构和力学性能的影响以及稀土Ce对feal/feal双相层状结构的界面稳定性和电子特性的影响,从原子层面揭示Cr和Ce元素的合金化对fe-al基合金力学性能影响的微观机理;并利用真空感应熔炼炉制备了不同成分的fe-al基合金楔形试块,经均匀化退火+中温回火+油淬后,采用光学显微镜、X-射线衍射、扫描电镜以及电子探针显微分析仪等研究了Cr和Ce元素对该合金显微组织、断口形貌、室温断裂机制的影响。结果表明:第一性原理计算表明Cr在模型中的占位与掺杂含量有关,含量为3.125%(at.%)时,Cr优先占据feΙ位,含量为6.25%(at.%)时,Cr倾向于占据feΙ和al位;随着Cr掺杂量的增加,体系的C(Cauchy压力常数)、υ(泊松比)的值增加,G/B(Pugh模量比)减小,表明Cr的掺杂可以降低feal基合金的脆性,且随着Cr含量的增加,合金的韧性增强;Cr的掺杂使得原子间的电子分布发生改变,fe-al之间p-d杂化电子数减少、共价键性减弱,fe-fe键的增强以及fe-Cr、al-Cr反键的存在使得掺杂体系的金属性增强,加之(100)面上共价键的减弱以及(010)面原子间键合强度的增加等因素都提高了feal合金的韧性。试验结果表明Cr元素的添加对该合金的微观组织形貌影响较大,Cr完全固溶到了feal基体中,合金由feal、feal Cr、feal以及fe Cr相组成;Cr的掺杂降低了该合金的屈服强度、硬度以及弹性模量,提高了合金的延伸率和断裂韧性;Cr的掺杂改变了合金拉伸和三点弯曲断口形貌,feal合金的断面附近出现解理台阶,其分布像水系网络一样,呈现出十分明显的河流花纹走向,当Cr加入后除了具有明显的解理台阶和河流花样之外,合金在断裂过程中有二次裂纹出现,还出现了撕裂脊线,合金的断裂机制为解理断裂。第一性原理计算表明稀土Ce倾向于置换feal/feal最近邻相界面处fe3原子的位置;Ce的掺杂使得体系的υ值增加,G/B及|C|值均减小;体系p-d轨道杂化的电子数减少,电子间相互作用减弱,并且改变了原子间电子分布,feal/feal界面处电荷的方向性减弱,使得掺杂体系的共价键性减弱。试验结果表明加入Ce元素后,合金中各元素的含量与实验设计成分配比基本吻合,各元素分布也较均匀,主要由feal、feal Cr、feal以及fe Cr相组成;微量Ce的加入细化了晶粒,减少了金相组织中杂质元素形成的颗粒相;Ce的加入也提高了合金的抗拉强度和屈服强度,降低了硬度,合金的延伸率和断裂韧性提高;观察合金的室温拉伸和三点弯曲断口,发现Ce元素添加后,一些断面上出现了沿晶型断裂,两晶粒之间的位相差较大,在晶界上产生了台阶,并且河流花纹明显增多,表现为穿晶-沿晶型解理断裂。

关键词： fe-al合金第一性原理电子特性力学性能合金化

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fe－al合金有序无序相变的电子理论研究

金属学报 1994年第5期30卷 A204-A209页

作者：张建民张瑞林余瑞璜郑伟涛胡安广吉林大学

利用余氏理论长程有序相的键能公式，并根据计算的键结构和键能，分析了Ｆｅ－Ａｌ合金中的有序无序相变机理。

关键词： fe-al合金相变键能铁铝合金

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fe-al合金内耗特征研究进展

材料导报 2009年第13期23卷 11-14页

作者：吴杰韩福生崔洪芝迟静姚树玉山东科技大学材料科学与工程学院青岛266510 中国科学院固体物理研究所材料物理重点实验室合肥230031

原子缺陷对fe-al合金的力学和物理性能有重要影响,而内耗是对原子缺陷运动非常敏感的物理量。通过内耗特征的考查可以了解fe-al合金中原子缺陷的运动变化规律。对fe-al合金的内耗特征进行了分析,在总结与原子缺陷有关的3个内耗峰的主要... 详细信息

原子缺陷对fe-al合金的力学和物理性能有重要影响,而内耗是对原子缺陷运动非常敏感的物理量。通过内耗特征的考查可以了解fe-al合金中原子缺陷的运动变化规律。对fe-al合金的内耗特征进行了分析,在总结与原子缺陷有关的3个内耗峰的主要特征和形成机理的基础上分析了以往研究中存在的争议和不足,并对今后的研究提出了建议。

关键词： fe-al合金内耗 Snoek峰 X-峰 Zener峰

al含量对fe-al合金Zener弛豫的影响

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物理学报 2005年第1期54卷 251-255页

作者：周正存韩福生苏州市职业大学苏州215011 中国科学院固体物理研究所内耗与固体缺陷开放研究实验室合肥230031

在多功能内耗仪上用自由衰减和强迫振动方法研究了al含量对退火态fe al合金Zener弛豫的作用 .结果显示 :中等al含量的fe al合金产生强的Zener弛豫 ,而较低和较高al含量的fe al合金只产生微弱的Zener弛豫峰 .fe al合金中的Zener弛豫产生... 详细信息

在多功能内耗仪上用自由衰减和强迫振动方法研究了al含量对退火态fe al合金Zener弛豫的作用 .结果显示 :中等al含量的fe al合金产生强的Zener弛豫 ,而较低和较高al含量的fe al合金只产生微弱的Zener弛豫峰 .fe al合金中的Zener弛豫产生于次近邻al原子对的重新取向以及它们之间的相互作用 ,而不是来源于最近邻的al原子对。

关键词：弛豫原子强迫振动相互作用有序结构衰减内耗 fe-al合金退火态短程

fe-al合金中调幅分解与有序化共存相变行为的研究

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Fe-Al合金中调幅分解与有序化共存相变行为的研究

作者：李飞哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

为了弄清fe-al合金中调幅分解与有序化共存相变机制,本文首先针对fe-al属难互溶系金属制备困难的特点,分别采用机械合金化和真空熔炼两种方法制备fe-al合金,利用金相显微镜、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、DTA差热分析等分析... 详细信息

为了弄清fe-al合金中调幅分解与有序化共存相变机制,本文首先针对fe-al属难互溶系金属制备困难的特点,分别采用机械合金化和真空熔炼两种方法制备fe-al合金,利用金相显微镜、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、DTA差热分析等分析手段研究了机械合金化法制备阶段的相变过程,表征了真空熔炼法获得fe-al合金的铸态组织;在此基础上通过比较并最终将熔炼法制备的合金作为对象,利用高分辨透射电镜、多功能内耗仪、背散射电子衍射技术(EBSD)等手段系统研究了fe-al合金在固溶以及时效过程中调幅分解与有序化共存的相变行为与微观机制,并研究了其时效硬化行为。研究结果表明:利用机械合金化制备fe-al合金过程中,fe-al合金粉末高能球磨20h后形成fe(al)非平衡过饱和固溶体,经冷等静压成块和950℃无压烧结4h后,发生了由无序固溶体fe(al)向有序的DO型feal金属间化合物的转变,最终feal块体的平均晶粒尺寸约为980nm。利用平衡法即真空熔炼的方法制备出fe-al合金,铸态的组织较为粗大,晶粒尺寸在200～500μm;晶界处无明显偏析,合金中相组成包括B2型feal相以及DO型feal相。研究发现,fe-23%al合金在固溶淬火过程中已经发生了al原子的富集贫化,在高分辨透射电镜下可以观察到al原子富集区出现了细小的B2有序畴和DO有序畴,呈现出调幅分解和有序化共存的特征;其内耗峰测定表明,淬火快冷过程发生的相变属于一级相变,在al原子富集区存在着大量的fe和V, V的双空位偶极子和fe与V组成的缺陷偶极子是产生P1(170℃)、P2(320℃)两个内耗峰的原因。 fe-23%al合金在565℃时效过程中发生α→α+B2相变,随着时效时间的增加,固溶淬火过程中形成的调幅组织不断地粗化,其调幅波长也逐渐增大;在al富集区形成的B2有序畴在不断地长大,而DO有序畴的尺寸并不改变;520℃时效时发生α→α+DO相变,时效初期调幅组织粗化比较迅速,DO3有序畴随着调幅波长的变大迅速长大;时效后期,调幅波长长大变慢,DO3有序畴尺寸也趋于稳定;fe-23%al、fe-24%al、fe-25%al合金在高于600℃的B2单相区高温时效时, DO有序畴消失,B2型feal相体积分数增加并迅速长大,0.5h后有序畴的尺寸已经达到了4微米。 fe-23%al合金520℃和565℃时效时,显微硬度因为时效初期调幅分解与有序化共存相变产生的弥散细小的有序相强化作用均为先快速上升后出现峰值而略有下降,下降是因为调幅组织逐渐粗大并伴随着有序相逐渐粗大所致;625℃时效时,显微硬度由于有序相析出强化缓慢上升,逐渐到达峰值。

关键词： fe-al合金机械合金化时效调幅分解有序化

微量稀土元素Tb、La掺杂对fe-al合金结构和磁致伸缩性能的影响

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稀土 2020年第2期41卷 24-31页

作者：王瑞田晓姚占全赵宣郝宏波田若楠欧志强赵雪婷内蒙古师范大学物理与电子信息学院功能材料物理与化学自治区重点实验室内蒙古呼和浩特010022 内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院内蒙古呼和浩特010018 包头稀土研究院白云鄂博稀土资源研究与综合利用国家重点实验室内蒙古包头014030

为了研究微量稀土元素Tb和La掺杂对fe81al19合金结构和磁致伸缩性能的影响及影响机制,采用真空电弧熔炼法制备了fe81al19、fe81al19La0.1和fe81al19Tb0.1三种铸态合金。用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜联合能谱仪(SEM/EDS)分析了合金的微... 详细信息

为了研究微量稀土元素Tb和La掺杂对fe81al19合金结构和磁致伸缩性能的影响及影响机制,采用真空电弧熔炼法制备了fe81al19、fe81al19La0.1和fe81al19Tb0.1三种铸态合金。用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜联合能谱仪(SEM/EDS)分析了合金的微结构。用振动样品磁强计(VSM)和磁致伸缩测量仪测试了合金的磁性能和磁致伸缩系数。结果表明,fe81al19合金由单一的bcc结构A2相组成,而掺杂稀土后的fe81al19Tb0.1和fe81al19La0.1合金均由bcc结构的A2主相和少量富稀土相组成。稀土Tb和La的掺杂使fe81al19合金沿晶向择优取向,且fe81al19Tb0.1合金择优取向更加明显。此外,三种合金的磁化功大小排序为:fe81al19Tb0.1> fe81al19La0.1> fe81al19。表明稀土元素掺杂导致fe-al合金具有更大的磁晶各向异性,且Tb的掺杂效果更加明显。磁致伸缩系数测试表明,与fe81al19合金相比,稀土掺杂合金的磁致伸缩系数明显增大,而且fe81al19Tb0.1合金的磁致伸缩系数增大的更加明显,大约是fe81al19合金的3.2倍,为86×10^-6。稀土掺杂合金磁致伸缩系数增大的原因主要源于掺杂稀土使fe-al合金沿晶向择优取向和稀土导致合金具有高磁晶各向异性。

关键词： fe-al合金稀土掺杂择优取向磁致伸缩

非均匀弹性能作用下fe-al合金匀相转变动力学的微观相场研究

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稀有金属材料与工程 2012年第S2期41卷 206-209页

作者：赵荣达朱景川来忠红刘勇哈尔滨工业大学黑龙江哈尔滨150001

建立耦合非均匀弹性能的微观相场动力学模型,研究了fe-al合金匀相转变过程中微观组织演化和动力学行为。结果表明:在非均匀长程弹性交互作用能的影响下,fe-al合金时效过程中发生调幅分解与有序化共存相变,形成细小的调幅分解与有序化共... 详细信息

建立耦合非均匀弹性能的微观相场动力学模型,研究了fe-al合金匀相转变过程中微观组织演化和动力学行为。结果表明:在非均匀长程弹性交互作用能的影响下,fe-al合金时效过程中发生调幅分解与有序化共存相变,形成细小的调幅分解与有序化共存组织。在时效初期,合金中先迅速发生失稳有序化转变,在这个过程中长程序参数(有序度)逐渐增加,形成单一的粗大有序相并在相界上分布着少量无序相。随着时效时间增加,在有序相内部发生调幅分解,浓度起伏逐渐增大直至平衡,形成原子富集区和贫集区,呈现调幅分解与有序化共存。在这个过程中,长程序参数和浓度序参数连续增加,在时效后期趋于稳定。比较模拟结果和试验结果,发现模拟结果的调幅分解与有序化共存组织形态与试验结果相一致,尺寸略小。

关键词：非均匀弹性能 fe-al合金匀相转变