6摩擦学性能

因为我们研究铁铝金属间化合物的目的还是为了实际的生产生活及工业应用，那么就必然要联系到材料服役过程中的摩擦，有摩擦就会无可避免的产生磨损。磨损是许多机械或者机械零件的四大失效形式之一，另外三种分别是变形（工作的过程中，因受力致使尺寸和形状发生变化），断裂（外加的载荷引起的材料产生应力，这个力超出了强度极限，产生塑性变形）和蚀损（材料的疲劳点蚀、腐蚀和穴蚀的统称）[23]。失效顾名思义就是失去材料的原定功能，随着设备、零件的失效，随之而来的就是可靠性和安全性的失去，这对我们的生产生活都会带来负面的影响。

目前关于铁铝合金化合物的摩擦学性能的试验主要在室温下的干滑动或者少量潮湿环境下进行的，而我们Fe-Al系金属间化合物作为工程材料，它的服役环境并不像实验的这么简单，像工业应用的话，正常都会是腐蚀或者高温环境，但在这方面的研究还做的比较少。本文研究的Fe3Al基合金材料就是一种耐磨性较好的材料，304不锈钢因为镍含量高于8%，铬含量高于18%，所以它的综合力学性能良好，并且耐腐蚀耐摩擦，而Fe3Al在不含这些战略金属元素的情况下，抗磨性仍可以与其相媲美，虽然不能跟高铬白口抗磨铸铁比，高铬铸铁中铬含量一般在12%～28%间[24]，铬能改善碳化物的形态，增加硬度，但是因为高含量的Cr，所以成本也就随之提高。美国科学家霍克等人曾报道了Ti的添加能改善摩擦学性能，并且合金中的铝含

量也有一定的影响。纯铁中Al含量增加，材料的磨损率会降低，但就像前文提到的Fe3Al为有序的超点阵结构，所以Al含量对其影响较小。阿尔曼通过对铁铝基合金研究发现在一定范围内，铁铝基材料的抗磨性是与铝含量成正比的，首先Fe-Al基合金材料的耐磨性要优于金属单质，其次FeAl要优于Fe3Al，因为前者的Al含量要高，而且加入合金成分如WC,TiC等他们发现，材料的抗腐蚀性能有一定的提升。Sharma用SRV试验机对加入了3%Cr的D03结构的Fe3Al的薄板材料与陶瓷球的干滑动条件下的摩擦学性能。他们发现磨损率与滑动距离成反比，与滑动速率和外加载荷成正比，对应的磨损是变形量微小的梨沟切削，当外加的压力逐渐增大时，磨损的形式变为剥落。加入Cr元素之后，铁铝基材料的磨损原理以物理变形为基础。Sharma是在潮湿条件下进行摩擦实验的，实验结果与之前基本吻合，磨损率依旧与外加载荷和滑动距离等成正比。分析试样的磨斑照片他们得出结论，外加力较小时，材料表面只是轻微的切削以及剥落，当这个力较大时，就开始出现裂纹和分层。国外科学家Yong-SukKim在真空条件下制备不同铝含量的铁铝基合金材料，从而研究其冲蚀磨损的特性，最后他们得出结论，材料的耐冲蚀性与铝含量成正比，因为铝含量的改变能影响材料的硬化程度，他们也做了Fe3Al的室温下干滑动摩擦磨损试验，发现磨损率仍有外加载荷，滑动速率，铝含量成正比。Fe3Al中存在B2和D03两种结构，其中D03结构的磨损率较高一些[25]。

虽然在我国对铁铝基金属间化合物的试验探讨不比国外，但仍然取得了一定的研究成果。如Fe3Al在喷涂材料方面的应用；东南大学的孙扬善等将其应用于双动滑阀导轨等。在较高载荷的服役条件下，机械磨损仍是材料损失的主要形式。

1。3制备Fe3Al的常用方法

发展到现在，金属间化合物的制备工艺已经很多了，但不同的工艺方法对化合物的性能的影响是不同的，所以在制备时，工艺的选择就显得尤为重要了。下文我们将会简单介绍几种目前常用的方法