采用不同粉末工艺通过选择性电子束熔炼制备的Fe3Al/TiB2复合材料的微观结构与性能

《Advanced Engineering Materials》：Microstructure and Properties of Fe3Al/TiB2 Composites Formed by Selective Electron Beam Melting with Different Powder Processes

本研究对比了球磨和气体雾化粉末通过选择性电子束熔融制备Fe-28Al-5Ti-1.3B复合材料的性能差异，发现球磨工艺需更高能量密度（24 vs 15 J mm?3）即可实现均匀再结晶（97.3%晶粒），而气体雾化粉末虽完全合金化但存在温度梯度不均问题。前者硬度520.3 HV、抗压强度476.8 MPa但脆性大，后者强度218 MPa但塑性达10%。首次证实球磨工艺可通过高能密度实现部分合金化下的均匀再结晶，为Fe-Al材料设计提供新思路。

　　

摘要

本研究比较了通过选择性电子束熔炼（SEBM）技术，使用球磨和气体雾化粉末制备的Fe–28Al–5Ti–1.3B复合材料。球磨粉末仅实现了部分合金化；为了促进均匀再结晶（97.3%的再结晶晶粒）、稳定晶界并提高应力均匀性，需要更高的SEBM能量密度（24 J/mm3 vs 15 J/mm3）。尽管气体雾化粉末实现了完全合金化，但由于颗粒较大且能量输入较低，导致温度梯度不均匀，从而产生变形区域（14.4%的变形晶粒）和较差的晶内应力状态。从力学性能来看，球磨法制备的复合材料具有更高的硬度（520.3 HV）和抗压强度（476.8 MPa），但断裂韧性较差（0.35%的应变）；而气体雾化法制备的复合材料抗压强度较低（218 MPa），但塑性较好（10%的应变）。本研究首次发现，即使在部分合金化和高能量输入的情况下，球磨工艺仍能实现SEBM过程中的均匀再结晶。这为设计高强度Fe–Al材料提供了新的思路，补充了传统的气体雾化方法。

图形摘要

本研究通过不同的粉末制备工艺制备了Fe-28Al-5Ti-1.3B粉末，利用选择性电子束熔炼技术制备了相应的复合材料，并比较了不同粉末制备工艺对复合材料微观结构和力学性能的影响。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。