1。1。2 Fe-Al 系金属间化合物简介

19 世纪 30 年代，人们开始着手研究铁铝金属化合物，至今对 Fe-Al 合金的反常 屈服行为、室温韧性、合金成分的设计理论、微合金化对 Fe3Al 性能的影响，Fe3Al 合金的制备工艺等进行了较为全面的研究。欧美一些进行科学实验开发研究专家研 究的 Fe3Al 新型材料不但拥有不错的耐高温、抗磨损和抗侵蚀性，并且其在真空下大 气环境的延伸率可达到 12。8 %[3]之多十分适合新型材料的开发研究。中国自上世纪八 十年代开始后十多年里，分别把铁铝金属间化合物的开发写入“863”计划等其他的 设有科研资金的科研项目，并且取得了非常不错的成果。

在铁铝系金属间化合物中，Fe3Al 和 FeAl 合金被认为是近些年来科学界研究的一 大热点。大量的科学调查研发中发现，铁铝基金属间化合物合金作为一种新型的结 构材料拥有非常广阔的应用前景。它与 Fe-Ni 合金相比，具有低成本、低密度、良好 的耐磨性、优异的抗硫化、碳化和抗氧化性能，同时又可以采用传统的加工工艺进 行加工等优点。因此，它们是中温或高温腐蚀环境中潜在的新型结构材料，例如电 热机件，冷热软管，散热器，航天飞行零件，机修零件，发动机叶片[4]，催化裂断基 体，热处理后控制重要部件等。

1。1。3 Fe-Al 金属间化合物的力学性能

一．室温力学性能 铁铝金属间化合物有两个不能被忽视掉的缺陷，其主之一就是它的室温脆性。

它的这个弱点使得它不可以被人们有效地投入在真正的生产中去，所以科学家们花 费了大量的时间和经费来改善它的这种缺陷。但是在这篇论文中探讨的铁铝金属间 化合物所具有的缺陷-室温脆性,这大都是因为其解理的强度较低，具有氢脆的影响。 在十九世纪八十年代末，Liu C。T。[5]等科研人员使用真空环境下的拉伸压缩实验而使得改善室温脆性的方法有了显著的改变。科研人员在研究中发现，铁铝金属间化合 物的真空环境下的塑性要比大气环境下的塑性好很多，所以实验人员觉得使得铁铝 金属间化合物具有室温脆性这一严重缺陷。是因为普通的条件下，大气中的水蒸汽 氧气等会和其发生化学反应以至于改变了它的特性。人们通过不断的测试研究出真 正的反应是大气中的水分子和铝原子发生了化学反应而产生了少量的氢气，对应的 详细反应如下：2Al + 3H2O→Al2O3 + 6[H]，这种化学反应生成的少量 H2 就是导致氢 脆的罪魁祸首，这是由于生成的 H2 使得裂隙的尖端产生催化现象，从而使得尖端位 置比较难产生移动，最终使得所有的结合处强度变低了很多，即使得室温脆性产生。 Fe3Al 的特性在不相同的环境下一般是不会一样的。它在不同的条件下特性如表 1-2 所示。

表 1-2 不同的环境条件下 Fe3Al 材料的室温力学性能情况

合金 实验环境 δ/(%) σs /MPa σb /MPa

空气 4。1 287 559

真空(<1×1 0-4 Pa) 12。8 387 851

Fe3Al 氧气(6。7×104pa) 12。0 392 867

Ar + 4%H2(6。7×104 Pa) 8。4 385