界面能调控熔体中纳米颗粒分布铝热合成铁基ODS合金

来源期刊：金属学报2017年第8期

论文作者：刘建学 席文君 李能 李树杰

文章页码：1011 - 1017

关键词：铁基ODS合金;界面能;液相调幅分解;纳米Al2O3粒子;NiAl相;

摘    要：利用铝热合成工艺结合快速凝固技术制备了铁基氧化物弥散强化（ODS）合金。经过优化铝热剂成分,合金熔体中不仅原位生成了a-Al₂O₃纳米颗粒,还发生了液相调幅分解,形成了富Fe、Cr与富Ni、Al的两相结构。因为a-Al₂O₃与富Ni、Al相之间的界面能较低,Al₂O₃纳米颗粒与富Ni、Al相结合,从而在基体中均匀分布。分析了反应熔体发生液相调幅分解的热力学可能性以及纳米颗粒在界面能和Brownian运动影响下的移动速率。实验结果表明,液相调幅分解得到的NiAl相呈球形,直径约50 nm,体积分数约50%;反应合成的aAl₂O₃颗粒直径约5 nm,受界面能作用全部与NiAl相结合。计算表明,受界面能和Brownian运动影响,a-Al₂O₃颗粒移动速率极快,快速冷却过程中完全有时间在两相液体间完成移动和分布。测试表明,铁基ODS合金平均拉伸强度为602 MPa,延伸率为21%,大气环境中1000℃下氧化100 h后增重0.4 mg/cm2。