FeAl金属间化合物基本参量
金属间化合物的制备
现代材料制备技术
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几种常用金属间化合物的发展状况
Ni-Al系金属间化合物
目前Ni3Al的性能已经改善的可与现有的工业合金相比， 但是大规模生产Ni3Al的加工方法还处在早期开发阶段。 目前的研究方向是利用熔铸和粉末冶金2种途径来生产 Ni3Al。事实表明，借助粉末冶金、热等静压和热挤压等 手段能够成功地加工Ni3Al。并可获得100％的密度和细小 的晶粒尺寸。不过，现在还难于用熔铸锭坯的方法来加工 Ni3Al，问题出在热轧时。但是，Ni，Al锭坯能够在高于 950℃温度下超塑性地进行锻造，生产细晶的、近净形的 零件。据称，利用双辊直接铸造工艺已经成功地生产了表 面质量高、晶粒尺寸均匀、厚度约为0.8mm的Ni3Al薄板， 还能够由熔体直接铸造出各种尺寸的棒材和条材等。
把几种金属块或金属粉末按要求的成分比例配合，经熔炼 后即可制得单相或多相金属间化合物。这时，根据所制备
化合物的熔点、蒸气压及与气体的反应等，必须相应确定
所用的电源、熔炼保护气氛等。另外，如使用的是金属粉 末，熔炼前需先压制成形及预烧结。
现代材料制备技术
(1)电阻加热
现代材料制备技术
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通常把欲合金化的元素粉末混合起来，在高能球磨机等设 备中长时间运转，将回转机械能传递给金属粉体，在回转 过程中粉体经过重复的挤压、破断、冷焊及再挤压变形， 各组分中的原子相互扩散或发生固态反应，最终达到合金 化的目的。
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3、自蔓延高温合成
自蔓延高温合成(Serf-propagating High-temperature Synthesis，缩写SHS)，又称为燃烧合成(Combustion
第九讲 金属间化合物的制备
金属间化合物
④由于存在离子键或共价键，故金属间化合物往往硬而脆（强度高，塑性差）。但又因存在金属键的成分， 也或多或少具有金属特性（如有一定的塑性、导电性和金属光泽等）。
应用介绍
金属间化合物具有与原金属不同的结晶结构和原子结构，能形成新的有序超点阵结构，具有许多与众不同的 性质，而有别于目前广泛应用的金属或合金。在近几十年里得到了快速发展，应用领域也在逐渐扩大。
（1）高温应用 金属间化合物由于具有优于高温合金的耐热性、高的比强度、高的比寿命、高的导热性和高的抗氧化性，以 及具有优于陶瓷材料的韧性和良好的热加工性而受到广泛**，尤其受到航空部门的青睐。 金属间化合物（2）电磁应用 金属间化合物作为电磁材料是功能材料的一个分支，广泛应用于能源、通讯等领域。制成的磁性元器件具有 多种功能，如转换、传递、处理信息和存储能量等。 （3）超导材料 限制超导材料广泛应用的主要问题是超导转变温度太低，附加的冷却设备复杂。 （4）其他应用 用做贮氧材料、牙科材料等。
术语介绍
两种金属的原子按一定比例化合，形成与原来两者的晶格均不同的合金组成物。
金属间化合物 金属间化合物与普通化合物不同，其组成可在一定范围内变化，组成元素的化合价很难确定， 但具有显著的金属结合键。
其化学成分通常符合AmBn形式， 在金属功能材料中，有结构材料，如Ni3Ti、Ni3A1、NiAl、Fe3Al、FeAl、 Ti3Al和TiAl等可用作高温结构材料；磁性材料YCo5、 PcOsNd2Fe14B，形状记忆合金NiT，半导体材料GaAs、 InP，超导材料 Nb3Sn、V3Ga，储氢材料Lanis、FeTi、Mg2Ni等。
铝化物和硅化物
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具有细小片层组织的TiAl合金表现出优异的力学性能 合金表现出优异的力学性能 具有细小片层组织的
通过热处理的手段， 通过热处理的手段，调整片层相之间的距离和晶粒大小可以控 2010-09-20 制屈服强度和伸长率。 制屈服强度和伸长率。
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一、铝化物介绍
TiAl系金属间化合物的制备方法 系金属间化合物的制备方法 真空电弧熔炼； 真空电弧熔炼； 真空自耗电弧熔炼； 真空自耗电弧熔炼； 真空感应熔炼； 真空感应熔炼； 机械合金化+热压及热等静压 机械合金化 热压及热等静压 反应烧结工艺 粉末注射成形工艺 放电等离子烧结工艺
●
● Al ○ Ni ● Ni ○ Al
●
B2, NiAl
L12, Ni3Al
2010-09-20
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一、铝化物介绍
镍铝金属间化合物的性能
NiAl 熔点 密度 弹性模量 晶体结构 1638℃ ℃ 5.86g/cm3 294GPa B2 Ni3Al 1390℃ ℃ 7.59g/cm3 179GPa L12
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一、铝化物介绍
NiAl金属间化合物的显微组织 金属间化合物的显微组织
NiAl金属间化合物的光学显微 金属间化合物的光学显微 组织
Ni48.75Al48.75Fe2.5金属间化合 物的光学显微组织
NiAl-9Mo金属间化合物的共 金属间化合物的共 晶显微组织
W.L. Ren, J.T. Guo and G.S. Li et al. Materials Letters, 58(2004): 1272-1276
2010-09-20
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一、铝化物介绍 铁铝金属间化合物应用实例 日本可持续发展材料研究所以FeAl中间合金 中间合金 日本可持续发展材料研究所以 作粘结相制造的新型硬质合金，其横向断裂 作粘结相制造的新型硬质合金， 韧性可达2200MPa,硬度可达 硬度可达HV1300，抗氧 韧性可达 硬度可达 ， 化性能是硬质合金的7倍 并且可通过控制 化性能是硬质合金的 倍，并且可通过控制Al 的含量来调整产品磁性。 的含量来调整产品磁性。
al3003h14材料参数国标
al3003h14材料参数国标
AL3003H14是一种铝合金材料，属于我国GB/T3190-2008标准中的6000系列铝合金。
以下是AL3003H14材料的一些基本参数。
1.化学成分：
铝（Al）含量：≥99.00%。
硅（Si）含量：0.25%-0.35%。
铜（Cu）含量：0.10%-0.35%。
镁（Mg）含量：0.10%-0.25%。
锌（Zn）含量：0.05%-0.15%。
铁（Fe）含量：0.000005%-0.005%。
钛（Ti）含量：0.02%-0.08%。
杂质含量：≤0.05%。
2.力学性能：
抗拉强度：≥240MPa。
屈服强度：≥140MPa。
延伸率：≥10%。
3.热处理状态：
固溶处理：固溶处理后的试样，在室温下自然时效24小时以上，然后进行测试。
4.耐腐蚀性：
在标准盐雾试验条件下，具有较好的耐腐蚀性。
以上信息是根据GB/T3190-2008标准中的6000系列铝合金的一般性能和化学成分进行描述的。
实际应用中，还需根据具体需求选择合适的铝合金材料和标准。
§2-5 合金与金属间化合物常见晶体结构
2.3合金相结构[1]虽然纯金属在工业中有着重要的用途，但由于其强度低等原因，因此，工业上广泛使用的金属材料绝大多数是合金。
所谓合金是指由两种或两种以上的金属或金属与非金属经熔炼、烧结或其他方法组合而成并具有金属特性的物质。
组成合金的基本的独立的物质称为组元。
组元可以是金属和非金属元素，也可以是化合物。
例如，应用最普遍的碳钢和铸铁就是主要由铁和碳所组成的合金;黄铜则为铜和锌的合金。
改变和提高金属材料的性能，合金化是最主要的途径。
欲知合金元素加人后是如何起到改变和提高金属性能的作用，首先必须知道合金元素加人后的存在状态，即可能形成的合金相及其组成的各种不同组织形态。
而所谓相是合金中具有同一聚集状态、同一晶体结构和性质并以界面相互隔开的均匀组成部分。
由一种相组成的合金称为单相合金，而由几种不同的相组成的合金称为多相合金。
尽管合金中的组成相多种多样，但根据合金组成元素及其原子相互作用的不同，固态下所形成的合金相基本上可分为固溶体和中间相两大类。
固溶体是以某一组元为溶剂，在其晶体点阵中溶入其他组元原子(溶质原子)所形成的均匀混合的固态溶体，它保持着溶剂的晶体结构类型;而如果组成合金相的异类原子有固定的比例，所形成的固相的晶体结构与所有组元均不同，则称这种合金相为金属化合物。
这种相的成分多数处在A在B中溶解限度和B在A中的溶解限度之间，因此也叫做中间相。
合金组之间的相互作用及其所形成的合金相的性质主要是由它们各自的电化学因素、原子尺寸因素和电子浓度三个因素控制的。
2.3.1固溶体固溶体晶体结构的最大特点是保持着原溶剂的晶体结构。
根据溶质原子在溶剂点阵中所处的位置可将固溶体分为置换固溶体和间隙固溶体两类，下面即来分别加之讨论。
1.置换固溶体当溶质原子溶入溶剂中形成固溶体时，溶质原子占据溶剂点阵的阵点，或者说溶质原子置换了溶剂点阵的部分溶剂原子，这种固溶体就称为置换固溶体。
金属元素彼此之间一般都能形成置换固溶体，但溶解度视不同元素而异，有些能无限溶解，有的只能有限溶解。
金属间化合物Fe_3Al的研究进展
3国家自然科学基金资助项目(50471007);福建省教育厅科技发展项目(K02005) 汪才良:男,1980年生,硕士研究生 朱定一:通讯作者,博士生导师,教授 Tel :0591283768831 E 2mail :zdy7081@金属间化合物Fe 3Al 的研究进展3汪才良,朱定一,卢 铃(福州大学材料科学与工程学院,福州350002) 摘要 对Fe 3Al 基合金及其相关领域的研究进展进行了综合评述,主要包括:Fe 3Al 基合金的制备方法和加工性能的改善、Fe 3Al 基合金的超塑性变形工艺、Fe 3Al 基复合材料性能的改善、热处理对Fe 3Al 基合金的强韧化作用。
着重论述了Fe 3Al 基合金的制备方法、强韧化措施、热处理以及复合材料等研究现状,并介绍了近年来Fe 3Al 基合金及其复合材料在工程上的一些应用情况。
关键词 Fe 2Al 金属间化合物 热处理 超塑性 Fe 3Al 基复合材料 耐磨性Progress in Study on Fe 3Al IntermetallicsWAN G Cailiang ,ZHU Dingyi ,L U Ling(School of Materials Science and Engineering ,Fuzhou University ,Fuzhou 350002)Abstract The recent progresses in study on Fe 3Al 2based alloy and related research fields are described ,main 2ly including :the improvement on the preparation methods and processing technologies ,superplastic processing tech 2nique ,the improvement on the performance of Fe 3Al 2based composites ,the effect of heat treatment on the strength and toughness of Fe 3Al 2based alloy.The preparation of Fe 3Al 2based alloy ,the methods of improving strength and tough 2ness ,superplasticity and heat treatment are emphasized in this review.Various engineering applications of Fe 3Al 2based alloy and composites are also described.K ey w ords Fe 2Al intermetallics ,heat treatment ,superplasticity ,Fe 3Al 2based composites ,wear resistance 金属间化合物是航空材料和高温结构材料领域内具有重要应用价值的新材料[1～4]。
铁铝金属间化合物
铁铝金属间化合物引言铁铝金属间化合物是由铁和铝两种金属元素组成的化合物。
其独特的物理和化学性质使其在许多领域中具有广泛的应用。
本文将对铁铝金属间化合物的性质、制备方法、应用以及未来的发展方向进行全面详细的介绍。
1. 铁铝金属间化合物的性质铁铝金属间化合物具有许多特殊的性质，包括磁性、高温稳定性、低密度和良好的机械性能等。
1.1 磁性铁铝金属间化合物通常具有高磁性，这是由于其晶体结构中存在着铁原子的自旋排列。
这种磁性使得铁铝金属间化合物在电磁设备、磁性材料和储能系统等领域中得到了广泛的应用。
1.2 高温稳定性铁铝金属间化合物具有良好的高温稳定性，能够在高温环境下保持其结构和性能的稳定。
这使得铁铝金属间化合物在高温合金、航空航天和能源领域中具有重要的应用潜力。
1.3 低密度相比于纯铁和纯铝，铁铝金属间化合物具有较低的密度。
这使得它们在轻量化材料、汽车制造和航空航天等领域中具有广泛的应用前景。
1.4 机械性能铁铝金属间化合物的机械性能优异，同时具有较高的强度和硬度。
这使得它们在结构材料、机械零件和耐磨材料等方面具有重要的应用价值。
2. 铁铝金属间化合物的制备方法铁铝金属间化合物的制备方法主要包括物理方法和化学方法两种。
2.1 物理方法物理方法主要包括熔融法、溅射法和机械合金化等。
熔融法是将铁和铝在高温下熔融混合，然后通过快速冷却得到铁铝金属间化合物。
溅射法是将铁和铝靶材置于真空腔中，通过离子轰击或电子轰击的方式使其蒸发并沉积在基底上形成薄膜。
机械合金化则是通过高能球磨等机械力作用使铁和铝的粉末混合均匀，然后通过热处理得到铁铝金属间化合物。
2.2 化学方法化学方法主要包括溶液法、气相沉积法和电化学法等。
溶液法是将铁和铝的化合物在溶剂中反应生成铁铝金属间化合物。
气相沉积法是将铁和铝的有机化合物蒸发至高温环境中，在反应气氛中使其分解并沉积在基底上形成薄膜。
电化学法则是通过电解的方式将铁和铝的离子还原成金属，并在电极上形成铁铝金属间化合物。
金属间化合物要点
2.2.1几何密排相特点
长周期超点阵
有些长程有序结构以一定大小的区域改变其位向交替地 在一维或二维周期排列，这称为长周期超结构。典型的一维 长周期超结构的例子是CuAuⅡ型结构。这种超结构单胞中 原子排列和CuAuⅠ型相同，但沿着[010]方向经过5个晶胞后 的5个晶胞的取向是（010）面作（a+c）/2位移；然后按此 方法不断重复。
Fe3Al型（D03型）
2.2.1几何密排相特点
以体心立方结构为基的 长程有序结构 Cu2MnAl型（L21型） 化学式为A2BC。Al 原子占据B位置，Mn原 子占据C位置，Cu原子 占据A位置。典型例子有 Cu2MnAl，Cu2MnSn， Ni2TiAl等。
B A
C
Cu2MnAl型（L21型）
2.1晶体结构分类
堆垛密排相
定义：由不规则的四面体填充空间的密堆结构 。 类型：laves相，σ相，χ相，β-W相等。 特点：晶体中的间隙完全由不规则的四面体间隙 组成，没有八面体间隙，配位数＞12，致密度＞ 0.74；原子间距极短 ，原子间电子交互作用强烈， 对称性低，滑移系少，塑性差。
MgZn2结构 原子半径小的Zn原子 形成四面体，原子半径大 的Mg原子占据四面体间隙 之中，本身构成一个四面 体骨架。每个Zn原子与6 个Mg原子和6个Zn原子相 邻，Zn原子的配位数为12； 每个Mg原子与4个Zn原子 和12个Mg原子相邻，Mg 原子的配位数为16。
MgZn2结构
2.3晶体结构的稳定性
CuPt型（L11型）
2.2.1几何密排相特点
Leabharlann 以面心立方结构为基 的长程有序结构 CuAuⅠ型（L10型） 化学式为AB。原 面心立方（001）面 被仅由Cu原子组成的 原子面及仅由Au原子 组成的原子面交替重 叠堆垛而成。典型的 例子有CuAu，TiAl等。
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FeAl金属间化合物
Fe-Al系金属间化合物包括Fe3Al、FeAl、FeAl2、Fe2Al5、FeAl3 五种典型结构。
富Fe的Fe-Al金属间化合物具有B2和DO3两种有序结构。
室温下，Al原子百分比为22.5%～33%时为DO3结构，Al原子百分比为33%～51%时为B2结构，温度在813K以上Al原子百分比为22.5%～51%时均为B2结构。
1.晶格类型
B2型FeAl金属间化合物为体心立方结构，在化学计量比下Al占据体心位置，Fe占据顶角位置，Fe高于计量比时，多余的Fe占据Al的亚点阵位置，Al 高于计量比时形成Al亚点阵上的一个空位对和Fe亚点阵上的一个错排Al原子。
DO3型FeAl金属间化合物为面心立方结构，DO3型结构更加复杂。
2.密度
B2型FeAl金属间化合物密度为5.56g /cm3，DO3型FeAl金属间化合物密度为6.72 g /cm3。
3.滑移系
目前，普遍认为B2型FeAl金属间化合物在室温下为<111>{110}滑移, 高温时则为<001>｛110｝和<001>{010} 2种滑移。
在0.4 Tm温度附近会发生2 种滑移系。