【摘要】 Cebulski J等人研究考虑了Fe40Al5Cr0.2TiB合金的组织稳定性和可能的相变，使用XRD 研究确定合金形成和稳定性，FeAl 金属间相基合金在 800 °C 至 1150 °C 的高温下暴露于氧化环境中时呈现多晶型形式，评估材料在较低温度范围内（低于800°C）的氧化对特定过渡氧化铝随后成核的影响。

铝化铁具有耐腐蚀性和耐磨性、高温强度和低生产成本等独特性能，这使得它们在过去30年中成为工业应用中非常有吸引力的材料。

 

然而，由于FeAl基材料在室温下的可塑性和可加工性低，因此很难使用FeAl基材料制造大型部件。添加Cr已被证明可以增强室温延展性，但代价是降低屈服强度。

 

尽管Fe-Al相图中存在几种不同成分和温度的金属间相，但它主要由两个有序相组成，分别为B2和DO3，每一种都具有很宽的成分稳定性范围。根据FeAl相图，有序B2相存在于室温下Al的36-50%的组成范围内[1]。

 

铝化铁中的铝含量足以产生致密、粘附良好的表面薄膜。这种水垢的形成不仅对进一步的氧化、渗碳和硫化具有出色的抵抗力，而且对水蒸气、水环境（即海水）和熔盐（硝酸钠、氯化钠和碳酸钠）具有出色的抵抗力。

 

Cebulski J等人[2]研究考虑了Fe40Al5Cr0.2TiB合金的组织稳定性和可能的相变，使用XRD 研究确定合金形成和稳定性，FeAl 金属间相基合金在 800 °C 至 1150 °C 的高温下暴露于氧化环境中时呈现多晶型形式，评估材料在较低温度范围内（低于800°C）的氧化对特定过渡氧化铝随后成核的影响。

 

带有 PIXcel3D 检测器和 CuK 的 Panalytical Empyrean 衍射仪α辐射源用于进行X射线衍射（XRD）测量。在衍射仪上安装了安东帕 HTK 1200 N 烘箱室，探测器使用所有 255 条线半导体元件运行，同时覆盖约 3.5 度的角度范围，测量数据自动重新计算，分辨率约为 0.013 度。控制炉子的热电偶直接放置在样品架的下方。评估温度绝对值的最大差值不超过5度，而温度读数的误差不超过0.1度。

 

由于在研究过程中样品的位置受到仔细控制，位置会根据设备的温度校正因子、形成的氧化铝垢的厚度低、合金的高均匀性以及合金本身缺乏显着的微观结构变化而改变，因此观察到和讨论的峰展宽可以理解为主要源于材料制备方法引起的初始应力的存在，在高温下释放。

 

样品冷却后，也会发生一些展宽，这似乎与形成的氧化铝垢的存在有关，从而引起一些表面应力。在记录的衍射图中，较低角度的背景曲线的非平坦形状部分来自设备。如图1所示，将初始材料的低角度区域与热处理后的低角度区域进行比较，可能还存在一些非晶相，这些非晶相在高温下会重新结晶。在给定温度点的调查期间，一次测量持续约30分钟，并在选定的温度下重复。

 

图1. 在不同温度下固结和退火2 h的样品的XRD图谱[1]

 

图2. FeAl合金氧化过程中施加的加热模式[2]

 

结果证明了所研究合金的良好性能，因此，对于通常价格高昂的镍基合金和高铬含量的钢来说，它可以被视为一种非常有前途的替代品，这些合金在城市交通循环条件下的开采过程中容易失效，目前用作发动机涡轮增压器热部分的材料。

 

[1] Masmoudi M , Mhadhbi M , Escoda L ,et al.Microstructural evolution and corrosion behavior of nanocrystalline FeAl synthesized by mechanical alloying[J].Journal of Alloys and Compounds, 2015, 657:330-335.

[2] Cebulski J , Pasek D , Bik M ,et al.In-situ XRD investigations of FeAl intermetallic phase-based alloy oxidation[J].Corrosion Science, 2019, 164:108344.

 

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