石蜡油润滑条件下feal基复合材料的摩擦性能研究(附件)【字数：13266】
Tribological properties of Fe-Al matrix composites under the lubrication of paraffin oil 摘 要Tribological properties of Fe-Al matrix composites under the lubrication of paraffin oil 摘 要Fe-Al金属间化合物因为具备很多工业上需要的优点，比如低密度、低成本、高强度、抗磨损性好以及很好的抗氧化性、抗碳化性和抗硫化性能，所以被选定为具有良好应用前景的抗磨材料。在航空材料和高温结构材料领域可以说是极具潜力的。本次实验应用热压烧结技术制备了Fe3Al合金和Fe3Al/TiC 复合材料，并通过实验来探究Fe3Al金属间化合物的微观结构以及油润滑条件下的摩擦力学性能。Fe3Al/TiC复合材料在石蜡油润滑下具备很好的抗摩擦性能，并且随着TiC含量的增加，它的抗磨性能也在逐渐增加。在摩擦的过程中，产生了润滑油膜，并且当滑动速度和材料中TiC含量的增加的时候，这种润滑油膜的厚度也在不断增加，这种情况下就减小了材料的磨损率和摩擦系数。通过实验，我们不难发现，50 wt.%TiC铁铝复合材料的耐磨性要比纯的Fe3Al基合金要好上十倍左右。关键词 Fe3Al金属间化合物 ；TiC；热压烧结；油润滑；摩擦学性能
目 录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 国内外FeAl合金的研究概况 1
1.2.1 FeAl金属间化合物的应用 3
1.2.2 FeAl合金的结构 4
1.2.3 FeAl系金属间化合物的摩擦学性能 5
1.3 复合材料颗粒增强相 6
1.3.1 颗粒增强体简介 6
1.3.2 TiC颗粒特征 7
1.4 金属间化合物基复合材料的制备技术 7
第二章 实验过程及Fe3Al/TiC复合材料的制备 10
2.1 实验仪器 10
2.2 材料的制备 10
2.2.1 机械合金化制备Fe3Al合金粉体 10
2.2.2 Fe3Al 合金及Fe3Al/TiC复合材料的制备 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
12
第三章 实验结果与讨论 13
3.1 实验过程 13
3.2 结果分析 14
第四章 结 论 22
第五章 致 谢 23
参 考 文 献 24
绪论
引言
如今的世界，已经俨然是一个依靠科技力量的世界，在这种情况下，材料的发展和需求肯定会占据自己的半壁江山，科技的发展需要材料方面的突破，只有材料的不断突破，科技才能更为稳步的发展，可以说材料决定这一个国家乃至全世界的发展[1]。迄今为止，各种新材料问世，也促进了有些国家的科技不断发展，这些国家的科技乃至军事实力不断崛起，逐渐的成为各国的佼佼者[2]。在这种情况下，复合材料也在新材料研究的范畴之中，这些复合材料大多应用于国家的航空航天之中，与国家的科技实力息息相关，所以金属间化合物因为其良好的力学性能，优异的耐磨性，耐蚀性得到了很多专家的青睐。本文将对FeAl金属间化合物及复合材料进行研究。
这几年来，在航天，航空等重型工业领域，已经取得了飞速的发展，这种情况下，我们对于材料的性能有更高的要求，所以，我们要通过不断地研究来找到更为适用的材料[3]。在这种情况下FeAl金属间化合物的很多性能优良，高温力学性能优良，此外，它的抗氧化性，抗磨性能和耐腐蚀性也都很优异，得到了大多工业部门的青睐，具有极大的应用前景[4]。迄今为止，国内外对于铁铝金属间化合物进行了大量的专业研究，也取得了很大的进步并成功应用到工业领域。然而，制约Fe3Al金属间化合物发展及应用的两个关键因素室温脆性及600℃以上强度和蠕变抗力急剧降低至今仍没有得到很好的解决。而研究发现，Cr元素可以有效地改善Fe3Al基金属间化合物的室温韧性，并且还可以有效地提高材料的抗磨性能和抗腐蚀性能。所以我们选择了Cr作为改善 Fe3Al室温韧性的合金元素[5]。我的主要研究内容为：通过查找文献，归纳资料，分析在石蜡油的润滑条件下Fe3Al材料的摩擦磨损性能；拟采用真空热压烧结的技术，制备Fe3Al基的复合材料。
国内外FeAl合金的研究概况
金属间化合物，主要是指金属元素间近年来，国内外对Fe3Al的研究取得了很不错的进展,从某些角度说，Fe3Al很有可能在不久的将来投入到大规模的生产中。Fe3Al合金有以下特点：它的原材料料来源丰富，比较廉价，然而制备的成本较为昂贵[6]；所以总的来说综合性能不如目前研究比较成熟的NiAl及TiAl合金，而对Fe3Al的研究和开发的最终目的肯定是要投入到生产实践中去，因此Fe3Al的研究主要有以下几个发展方向 ：对于Fe3Al的制备的我们仍然要继续深入的去探究，降低制备所需的成本，如果想要 Fe3Al合金能大规模的投入到生产实践中，这将是我们首要解决的问题；其次，我们依然要把Fe3Al基复合材料作为我们不断研究的重点以及找到研究其综合性能优异的研究方式；另外，我们还需要更为深入地探讨以Fe3Al为基础的其他功能材料的研究来更为广阔的研究其他类型的材料[7]。所以总的来说，材料的制备必然是发展的基础。因此，在此种情况下，加强材料制备工艺，合理有效地降低制备成本的研究是我们研究的重点。另一方面，结合在生产实践中的实际应用，制备技术不断更新和加工工艺日渐成熟也是我们要关注的重点。快速冷凝法、自蔓燃合成法、附加侧压的挤压技术和机械合金化等一批制备技术在很多专家学者的不懈努力下日渐成熟，并且都能够在FeAl金属间化合物的实践应用上起到很不错的作用[8]。近几十年来，很多专家学者对于Fe3Al作为高技术结构材料可以说是越来越重视，同时也取得了很大的进步，包括材料制备方法，以及目前掌握了多种技术手段。我们坚信，在不久的将来，随着研究的不断深入，将会有更多的Fe3Al材料在我们国家的航天航空，生活生产等方方面面的应用中得以施展拳脚。
以及金属元素与类金属元素间形成的化合物，其特点是各元素间既有化学计量的组分，而其成分又可在一定范围内变化，从而形成以化合物为基体的固溶体。对于这些化合物，因为构成它的金属的结构与其结构不同，故而形成有序的超点阵结构[9]。金属间化合物有共价键和金属键两种。由于共价键的存在，金属间化合物的原子间结合力会增加，因此它的熔点也会有所提高，硬度会增大，它的化学稳定性也会增加。普通的金属材料都是以相图终端际固溶体为基体，而金属间化合物材料则以相图中间部分的有序金属间化合物为基体，因此自发现以来就得到了广泛的重视。自20世纪50年代以来，通过很多专家的研究发现，很多金属间化合物，在温度不断升高的时候，它的强度并不是下降的，反而是升高或者保持不变的。这种异常的强度温度关系，称为R特性。因此，这种情况引发了很多专家的思考，当时的这种强度温度之间的反常关系就是现在的金属间化合物的反温度效应，很多专家进行了不断地实验研究，推动了金属间化合物的研究热潮，并且正在逐步地向着金属间化合物的一些其他新的方面进行深入的研究[10]。但是，金属间化合物存在的环境脆性，致使它在工业生产中不能得到实质性的应用。后来，日本学者Aoki和Izumi在Ni3Al金属间化合物中加入了硼，发现Ni3Al基合金的塑性有了明显的增强，从这些方面，专家学者找到了一条解决金属间化合物塑性的方法。自此，以美国为首的一些先进的工业国家，投入了更多的人力和财力，希望能研制出一种新型的金属间化合物，以满足日益严格的需求[11]。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 国内外FeAl合金的研究概况 1
1.2.1 FeAl金属间化合物的应用 3
1.2.2 FeAl合金的结构 4
1.2.3 FeAl系金属间化合物的摩擦学性能 5
1.3 复合材料颗粒增强相 6
1.3.1 颗粒增强体简介 6
1.3.2 TiC颗粒特征 7
1.4 金属间化合物基复合材料的制备技术 7
第二章 实验过程及Fe3Al/TiC复合材料的制备 10
2.1 实验仪器 10
2.2 材料的制备 10
2.2.1 机械合金化制备Fe3Al合金粉体 10
2.2.2 Fe3Al 合金及Fe3Al/TiC复合材料的制备 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
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第三章 实验结果与讨论 13
3.1 实验过程 13
3.2 结果分析 14
第四章 结 论 22
第五章 致 谢 23
参 考 文 献 24
绪论
引言
如今的世界，已经俨然是一个依靠科技力量的世界，在这种情况下，材料的发展和需求肯定会占据自己的半壁江山，科技的发展需要材料方面的突破，只有材料的不断突破，科技才能更为稳步的发展，可以说材料决定这一个国家乃至全世界的发展[1]。迄今为止，各种新材料问世，也促进了有些国家的科技不断发展，这些国家的科技乃至军事实力不断崛起，逐渐的成为各国的佼佼者[2]。在这种情况下，复合材料也在新材料研究的范畴之中，这些复合材料大多应用于国家的航空航天之中，与国家的科技实力息息相关，所以金属间化合物因为其良好的力学性能，优异的耐磨性，耐蚀性得到了很多专家的青睐。本文将对FeAl金属间化合物及复合材料进行研究。
这几年来，在航天，航空等重型工业领域，已经取得了飞速的发展，这种情况下，我们对于材料的性能有更高的要求，所以，我们要通过不断地研究来找到更为适用的材料[3]。在这种情况下FeAl金属间化合物的很多性能优良，高温力学性能优良，此外，它的抗氧化性，抗磨性能和耐腐蚀性也都很优异，得到了大多工业部门的青睐，具有极大的应用前景[4]。迄今为止，国内外对于铁铝金属间化合物进行了大量的专业研究，也取得了很大的进步并成功应用到工业领域。然而，制约Fe3Al金属间化合物发展及应用的两个关键因素室温脆性及600℃以上强度和蠕变抗力急剧降低至今仍没有得到很好的解决。而研究发现，Cr元素可以有效地改善Fe3Al基金属间化合物的室温韧性，并且还可以有效地提高材料的抗磨性能和抗腐蚀性能。所以我们选择了Cr作为改善 Fe3Al室温韧性的合金元素[5]。我的主要研究内容为：通过查找文献，归纳资料，分析在石蜡油的润滑条件下Fe3Al材料的摩擦磨损性能；拟采用真空热压烧结的技术，制备Fe3Al基的复合材料。
国内外FeAl合金的研究概况
金属间化合物，主要是指金属元素间近年来，国内外对Fe3Al的研究取得了很不错的进展,从某些角度说，Fe3Al很有可能在不久的将来投入到大规模的生产中。Fe3Al合金有以下特点：它的原材料料来源丰富，比较廉价，然而制备的成本较为昂贵[6]；所以总的来说综合性能不如目前研究比较成熟的NiAl及TiAl合金，而对Fe3Al的研究和开发的最终目的肯定是要投入到生产实践中去，因此Fe3Al的研究主要有以下几个发展方向 ：对于Fe3Al的制备的我们仍然要继续深入的去探究，降低制备所需的成本，如果想要 Fe3Al合金能大规模的投入到生产实践中，这将是我们首要解决的问题；其次，我们依然要把Fe3Al基复合材料作为我们不断研究的重点以及找到研究其综合性能优异的研究方式；另外，我们还需要更为深入地探讨以Fe3Al为基础的其他功能材料的研究来更为广阔的研究其他类型的材料[7]。所以总的来说，材料的制备必然是发展的基础。因此，在此种情况下，加强材料制备工艺，合理有效地降低制备成本的研究是我们研究的重点。另一方面，结合在生产实践中的实际应用，制备技术不断更新和加工工艺日渐成熟也是我们要关注的重点。快速冷凝法、自蔓燃合成法、附加侧压的挤压技术和机械合金化等一批制备技术在很多专家学者的不懈努力下日渐成熟，并且都能够在FeAl金属间化合物的实践应用上起到很不错的作用[8]。近几十年来，很多专家学者对于Fe3Al作为高技术结构材料可以说是越来越重视，同时也取得了很大的进步，包括材料制备方法，以及目前掌握了多种技术手段。我们坚信，在不久的将来，随着研究的不断深入，将会有更多的Fe3Al材料在我们国家的航天航空，生活生产等方方面面的应用中得以施展拳脚。
以及金属元素与类金属元素间形成的化合物，其特点是各元素间既有化学计量的组分，而其成分又可在一定范围内变化，从而形成以化合物为基体的固溶体。对于这些化合物，因为构成它的金属的结构与其结构不同，故而形成有序的超点阵结构[9]。金属间化合物有共价键和金属键两种。由于共价键的存在，金属间化合物的原子间结合力会增加，因此它的熔点也会有所提高，硬度会增大，它的化学稳定性也会增加。普通的金属材料都是以相图终端际固溶体为基体，而金属间化合物材料则以相图中间部分的有序金属间化合物为基体，因此自发现以来就得到了广泛的重视。自20世纪50年代以来，通过很多专家的研究发现，很多金属间化合物，在温度不断升高的时候，它的强度并不是下降的，反而是升高或者保持不变的。这种异常的强度温度关系，称为R特性。因此，这种情况引发了很多专家的思考，当时的这种强度温度之间的反常关系就是现在的金属间化合物的反温度效应，很多专家进行了不断地实验研究，推动了金属间化合物的研究热潮，并且正在逐步地向着金属间化合物的一些其他新的方面进行深入的研究[10]。但是，金属间化合物存在的环境脆性，致使它在工业生产中不能得到实质性的应用。后来，日本学者Aoki和Izumi在Ni3Al金属间化合物中加入了硼，发现Ni3Al基合金的塑性有了明显的增强，从这些方面，专家学者找到了一条解决金属间化合物塑性的方法。自此，以美国为首的一些先进的工业国家，投入了更多的人力和财力，希望能研制出一种新型的金属间化合物，以满足日益严格的需求[11]。
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