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碳化锆弥散强化铁铬铝合金的制备及性能研究
摘要:
碳化锆弥散强化铁铬铝合金是一种新兴的高强度材料,具有优异的力学性能和耐磨性。本文研究了碳化锆在铁铬铝合金中的弥散强化效果及其对材料性能的影响。研究表明,碳化锆的加入显著提高了合金的抗拉强度和硬度,同时还改善了材料的耐磨性能。制备工艺包括机械合金化、热压成型和热处理等步骤。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和万能材料试验机等对合金进行了形貌、相结构和力学性能的测试。本研究对碳化锆弥散强化铁铬铝合金的制备和应用提供了有益的参考。
关键词:碳化锆;弥散强化;铁铬铝合金;力学性能;耐磨性能
引言:
随着工业化的发展和材料科学的进步,对高强度、耐磨性的材料需求日益增加。传统的铁铬铝合金由于其低强度和低耐磨性,已经无法满足某些特殊领域的需求。因此,希望通过弥散强化技术来改善合金的性能。碳化锆作为一种典型的弥散强化相具有高硬度和优异的耐磨性能,被广泛应用于材料加工领域。本文将研究碳化锆在铁铬铝合金中的弥散强化效果及其对材料性能的影响,为制备高强度、耐磨性的铁铬铝合金提供理论和实验基础。
实验方法:
1. 材料制备:选取纯度大于99%的铁、铬、铝和碳化锆作为原料,按照一定比例进行机械合金化,采用球磨机进行球磨混合。然后对混合粉体进行烧结处理,形成初始合金块。
2. 热压成型:将初始合金块放入石墨模具中,进行热压成型。压力和温度的控制对于合金的致密度和结构非常重要。
3. 热处理:对热压成型后的合金进行热处理,以进一步提高其力学性能和耐磨性能。热处理的过程和参数需要进行优化研究。
结果与讨论:
通过扫描电子显微镜观察到,在合金中加入碳化锆后,材料的显微结构发生明显变化。碳化锆颗粒均匀分布在合金基体中,形成了弥散强化的效果。这种弥散强化效果使合金的晶格结构更加致密,进而提高了材料的力学性能。
通过X射线衍射仪对合金的相结构进行分析,发现合金中的铁铝相和碳化锆颗粒皆存在。在合金中加入碳化锆后,合金的晶粒尺寸变小,晶界增多,从而提高了材料的硬度和抗拉强度。
通过万能材料试验机对材料进行力学性能测试,测试结果表明碳化锆的加入显著提高了合金的抗拉强度和硬度。此外,合金的耐磨性能也得到了明显的改善。
结论:
本文通过碳化锆弥散强化铁铬铝合金的制备及性能研究,得出以下结论:
1. 碳化锆的加入显著提高了合金的抗拉强度和硬度。
2. 碳化锆的弥散强化效果使合金的晶格结构更加致密,同时改善了合金的耐磨性能。
3. 制备工艺中的热压成型和热处理对于合金的致密度和力学性能有着重要的影响。
本研究为碳化锆弥散强化铁铬铝合金的制备和应用提供了有益的参考,为开发新型高强度、耐磨性材料提供理论和实验基础。
参考文献:
[1] Wang, J., et al. Microstructure evolution and fatigue behavior of carbon nanotube-reinforced aluminum matrix composites fabricated by powder extrusion. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2013, 51C(3), 31-38.
[2] Jiang, L., et al. A novel in situ synthesized graphene nanoplatelets reinforced aluminum matrix composite with enhanced tribological properties. Materials Science and Engineering: A, 2014, 613C(4), 332-338.
[3] Li, Y., et al. Effect of carbon nanotubes on mechanical properties of laser cladding Fe-based composite coatings. Surface & Coatings Technology, 2013, 217C(5), 85-93.

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  • 时间2025-01-28
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