陈鹏的课程设计报修改版10.docVIP

常压烧结工艺制备Fe3Al/Al2O3复合材料的显微结构与力学性能 1 文献综述 第一部分：文献综述，主要对Fe3Al金属间化合物和Fe3Al/Al2O3复合材料的研究进展进行介绍。 首先介绍Fe-Al金属间化合物的研究进展，再介绍Fe3Al金属间化合物的研究现状等，最后如果有Fe3Al/Al2O3复合材料的文献再补充到报告中。 第二部分：对X-射线衍射和扫描电镜的原理和应用进行详细的介绍 上网查询或者照搬照抄《材料现代分析方法》中的有关于X-射线衍射和扫描电镜的原理和应用以及检测技术等，补充到报告中。 第三部分：本课程设计的目的和内容 本实验主要采用机械合金化工艺和热处理工艺制备Fe3Al金属间化合物粉末，并将制得的Fe3Al金属间化合物粉末与Al2O3粉末相混合制备Fe3Al/Al2O3复合粉末，并通过常压烧结工艺制备Fe3Al/Al2O3复合材料块材。常压烧结工艺为：常压烧结温度为1700℃，保温时间为2h。本实验主要研究常压烧结工艺制备的Fe3Al/Al2O3复合材料块材的制备工艺，显微结构和力学性能等。Fe3Al/Al2O3复合材料块材的显微结构采用扫描电镜进行观察和分析。研究不同的Fe3Al含量对Fe3Al/Al2O3复合材料的显微结构的影响，并进行分析和对比。研究常压烧结工艺制备的Fe3Al/Al2O3复合材料块材的力学性能，研究不同Fe3Al含量对Fe3Al/Al2O3复合材料块材的力学性能的影响规律。 2. 实验方法与过程 2.1 实验材料与制备工艺 2.1.1 Fe3Al金属间化合物粉末的制备工艺 Fe3Al金属间化合物粉末采用机械合金化工艺结合热处理工艺来制备。Fe-Al合金粉末采用机械合金化工艺来制备，所选用的元素粉末为Fe粉（纯度为99%，-200目），Al粉（纯度99%，-200目）按Fe72，Al28（原子分数，%）配比在QM-1SP2型高能球磨机中进行球磨。磨球与粉料的质量比为10:1。球磨过程时所使用的球磨罐为聚四氟乙烯罐，所使用的磨球为玛瑙球。在室温下进行干磨，球磨机的转速为350r/min，球磨时间为60h。将球磨时间为60h后得到的Fe-Al合金粉末装入氧化铝坩锅中，并将氧化铝坩埚放置在石墨坩锅中，在真空烧结炉（ZTY-40-20型）中进行中温热处理，热处理温度分别为800℃和1000℃，保温时间为1h，升温速率为5℃/min，在真空下进行热处理，当保温时间结束后随炉冷却。经过热处理800℃和1000℃后得到Fe-Al金属间化合物粉末。 2.1.2 Fe3Al/Al2O3复合材料的常压烧结制备工艺 将经过机械合金化球磨和800℃热处理工艺得到的Fe3Al金属间化合物粉末与Al2O3粉末相混合，氧化铝粉末的平均粒度约为2-3μm。将Fe3Al合金粉末与Al2O3粉末按照一定的比例进行混合，其中Fe3Al/Al2O3复合粉末中的Fe3Al合金粉末的质量分数分别为0wt%，10wt%，20wt%，30wt%，40wt%，50wt%。按照以上的比例将Fe3Al合金粉末与Al2O3粉末进行混合，并装入塑料罐中，加入无水乙醇和玛瑙磨球，在滚筒式球磨机上球磨24h使混合粉末混合均匀。将混合后的复合粉末取出在干燥箱中烘干得到Fe3Al/Al2O3复合粉末。将Fe3Al/Al2O3复合粉末装入钢制模具中，并在200MPa的压力下进行压力成型制备条状试样。将压力成型制成的条状试样放置到高温烧结炉中进行常压烧结工艺。常压烧结工艺如下：烧结温度为1700℃，保温时间为2h，在烧结过程中保持氮气气氛状态下。常压烧结工艺制备出Fe3Al/Al2O3复合材料条状试样，将此条状试样在研磨机上研磨抛光，对试样进行物相组成和显微结构表征。 2.2 材料的表征 本实验主要研究常压烧结工艺制备出的Fe3Al/Al2O3复合材料块材试样的显微结构和力学性能。常压烧结制备的Fe3Al/Al2O3复合材料块材试样的显微结构由JSM-6390A型扫描电镜(SEM)来观察和分析，并进行能谱分析(EDS)。常压烧结制备的Fe3Al/Al2O3复合材料块材试样的密度和相对密度采用阿基米德排水法进行测试。常压烧结制备的Fe3Al/Al2O3复合材料块材试样的抗弯强度采用三点弯曲法进行测试，试样的尺寸为3mm×4mm×30mm，跨距为16mm，试样加载速度为0.5mm/min。常压烧结制备的Fe3Al/Al2O3复合材料块材试样的断裂韧性采用单边切口梁法进行测试，试样的尺寸为3mm×4mm×30mm，跨距为16mm，试样的加载速率为0.05mm/min，缺口宽度为0.2mm，缺口深度为1.5mm。常压烧结制备的Fe3Al/Al2O3复合材料块材试样的弹性模量采用三点弯曲法进行测试，试样的尺寸为3mm×4mm×30mm，跨距为16mm，试样加载速