Fe-Al-Cr合金的晶粒控制对合金抗高温氧化性的影响

Fe-Al-Cr合金具有良好的高温抗氧化性, 有广泛的应用前景, 具有晶粒粗大的特点。通过在Fe-Al-Cr合金中添加镍、碳、铜等奥氏体化元素, 使合金在冷却过程中生成FeCr相, 以阻碍晶粒长大的方式使合金晶粒尺寸可以控制在100 μm以内。探讨了Fe-Al-Cr合金氧化物薄膜形成的机制以及晶粒控制对Fe-Al-Cr合金抗高温氧化性的影响。通过金相显微镜观察高温下经不同氧化时间氧化后的Fe-Al-Cr合金, 发现Al2O3薄膜优先形成于晶界, 晶界数量增多有利于Al2O3的形成和生长。通过扫描电镜观察和能谱分析, 发现在Fe-Al-Cr合金中, (Al0.9Cr0.1)2O3和Al2O3组成了多层氧化物。结合第一性原理计算, 得出该多层氧化物是由于Cr的扩散而在合金表面形成的, 有助于提高Fe-Al-Cr合金的抗高温氧化性。最后, 证实晶粒直径较小的Fe-Al-Cr合金具有更好的抗高温氧化性。