【摘 要】
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我国作为以煤炭为主要能源的消耗大国,特别是在火力发电、钢铁行业中,在消耗煤的过程中也会产生大量污染环境的高温尘气,金属间化合物多孔材料由于具有优异的综合性能,而为该环境中的过滤材料。本次研究采用元素粉末反应造孔制备了 Fe-Al金属间化合物多孔材料,但由于Fe、Al在烧结反应过程中常出现高温自蔓延反应,造成多孔材料出现裂纹和变形,从而产生对材料使用性能的影响。因此,选择关键烧结温度参数,采用添加S
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我国作为以煤炭为主要能源的消耗大国,特别是在火力发电、钢铁行业中,在消耗煤的过程中也会产生大量污染环境的高温尘气,金属间化合物多孔材料由于具有优异的综合性能,而为该环境中的过滤材料。本次研究采用元素粉末反应造孔制备了 Fe-Al金属间化合物多孔材料,但由于Fe、Al在烧结反应过程中常出现高温自蔓延反应,造成多孔材料出现裂纹和变形,从而产生对材料使用性能的影响。因此,选择关键烧结温度参数,采用添加Si/TiC等陶瓷相来改善此种状况。采用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）对添加Si/TiC前后的多孔材料形貌及物相进行了观察检验,并测试Fe-Al基多孔材料的相关性能。得到结果如下:（1）Fe-Al多孔材料在制备过程中,试样出现了开裂、畸变现象。在烧结过程中出现的物相有:Fe、Al、Fe2Al5、FeAl,其中Fe2Al5为中温烧结过程中出现的中间相,在1000℃烧结后,物相为单一 FeAl。该多孔材料孔隙率随烧结温度升高大致呈上升趋势,孔隙率升高主要在600～650℃区间;在100～300MPa压力范围内,孔隙率随压制压力增大而有所降低。造孔机理主要为:在压制阶段粉末颗粒形成的间隙孔;Al熔点以下,Fe、Al固固扩散形成的Kirkendall孔;液态Al被反应消耗留下的原位孔;在更高温度下,反应相变而形成得孔隙。（2）Fe-Al-Si金属间化合物多孔材料在650℃烧结时,孔隙骨架致密程度随Si含量增多致密程度加剧,此时,主要物相有:Fe、Fe2Al5、Al0.7Fe3Si0.3、FeAl3Si2、Al2FeSi及τl相。在1000℃时,含Si量不同的Fe-Al-Si多孔材料在微观形貌上并无明显差别,物相仅有FeAl。该多孔材料孔隙率在初始时呈现上升趋势,在650℃时随着Si比例增加,孔隙率有所降低,而在1000℃时,含Si量不同的多孔材料孔隙率在一定范围内无规律波动。在1000℃制备的Fe-Al-Si多孔材料高温抗氧化性能更好,并且高温抗氧化性能随着Si所占比例增加而增强;在抗压缩性能测试中,Fe-Al基多孔材料的抗压强度随着Si含量增多而增强。（3）Fe-Al-TiC金属间化合物多孔材料在650℃烧结时,孔隙骨架颗粒更细小,主要物相为Fe2Al5、Fe、TiC;而在1000℃时随着TiC含量增加,多孔材料致密程度降低,物相为FeAl、TiC。在1000℃烧结的Fe-Al-TiC多孔材料的高温抗氧化性能更好,并且随TiC 比例增加而减弱,而其抗压缩性能则随TiC 比例增加而增强。（4）通过热分析发现:添加Si、TiC都一定程度上抑制了 Fe、Al间高温自蔓延反应。Si是在烧结过程中参与反应,抑制中间相Fe2Al5的生成,进而降低Fe、Al间反应;TiC是不参与反应,而是减少Fe、Al间接触面积,降低铁铝反应程度,这让多孔材料宏观形貌的完整度得到保障。
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