燃烧合成块体纳米结构Fe-Si和Fe-B合金及其性能研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 符立才
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| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-05-18 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 刘维民 |
| 关键词 | Fe-Si 合金 Fe-B 合金 纳米结构 燃烧合成 力学性能 摩擦学性能 Fe-Si alloy Fe-B alloy Nanostructured Combustion synthesis Mechanical behavior Tribological properties |
| 学位专业 | 物理化学（含：化学物理） |
| 中文摘要 | 大块铁基纳米晶软磁材料制备的困难以及低的室温韧性严重制约了其工程应用。本论文通过燃烧合成技术制备了大块纳米结构 Fe-Si 和 Fe-B 两种典型的软磁合金；系统研究了晶粒尺寸、组成和相结构对其力学和摩擦学等性能的影响。通过建立微结构与力学性能的关系，获得铁基纳米晶材料韧性提高的途径。取得的主要结果和结论如下： 1. 通过燃烧合成技术制备了大块纳米等轴晶 Fe88Si12 合金，平均晶粒尺寸约为10 nm。其纳米显微结构的形成归因于以下两点：燃烧合成反应产生超过热熔体，在铜模快速冷却下，获得较大的过冷度，在凝固过程中发生均质形核；外加压力使 Fe88Si12 熔体的形核势垒降低，有助于 Fe88Si12 熔体的形核，降低 Fe88Si12 晶核的生长速率。 2. 块体纳米晶 Fe88Si12 合金同时具有高强度和大韧性：一方面，随着晶粒尺寸降低到临界晶粒尺寸或者在临界晶粒尺寸附近改变纳米晶体材料变形时的应变速率，其变形机制都会发生改变，即韧－脆转变，因此，通过对纳米晶材料晶粒尺寸和应变速率的调控可得到高的强度和韧性；另一方面，纳米晶Fe88Si12 合金由有序和无序双相结构组成，两种结构变形的不协调导致高的应变硬化能力，可提高韧性。 3. Fe88Si12 合金在干摩擦和水润滑下，其摩擦系数随晶粒尺寸降低到纳米量级而变化不大。均具有较好的耐磨性，其磨损率均随晶粒尺寸降低而减小。晶粒尺寸减小有利于 Fe88Si12 合金磨损表面形成 Fe2SiO4 和 Fe2O3 保护膜。 4. 随晶粒尺寸减小，Fe88Si12 合金活化区增多，而腐蚀表面钝化膜生成增加，其相互作用的结果使其在平均晶粒尺寸为 40 nm 时具有最好的耐蚀性能。 5. 以枝晶复合纳米结构增强韧性为基础，制备了纳米共晶 Fe83B17 合金及枝晶复合纳米结构 Fe-B 合金。枝晶复合纳米结构 Fe-B 合金的强度高于纳米共晶 Fe83B17 合金，而韧性降低。这可能是因为材料变形时较软共晶基体中产生的剪切带在较硬枝晶相中的传播和增殖受到抑制，应变硬化能力降低所导致的。 6. 枝晶复合纳米结构 Fe-B 合金具有较好的耐磨性。在干摩擦和水润滑下发生的不同摩擦化学反应受其相结构和组成的影响，但都生成 Fe2O3 等保护膜。 |
| 学科主题 | 材料物理化学 |
| 公开日期 | 2012-11-05 |
| 源URL | [http://210.77.64.217/handle/362003/1664]  |
| 专题 | 兰州化学物理研究所_固体润滑国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 符立才. 燃烧合成块体纳米结构Fe-Si和Fe-B合金及其性能研究[D]. 中国科学院研究生院. 2009. |
入库方式： OAI收割
来源：兰州化学物理研究所
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