Fe含量对Ti-xFe-B合金铸态组织演变及力学性能的影响

《Fe含量对Ti-xFe-B合金铸态组织演变及力学性能的影响》是一篇探讨钛基合金中添加不同含量铁元素对其微观组织和力学性能影响的研究论文。该论文旨在通过实验分析，揭示Fe元素在Ti-B系合金中的作用机制，为开发高性能钛基复合材料提供理论依据和技术支持。

钛及其合金因其优异的比强度、耐腐蚀性和生物相容性，在航空航天、医疗器械和化工等领域具有广泛应用。然而，传统钛合金在高温下的强度和耐磨性仍有待提高。为了改善这些性能，研究人员尝试向钛基体中引入其他元素，如铁和硼，以形成更复杂的显微组织结构，从而提升材料的整体性能。

在本研究中，作者通过熔炼法制备了不同Fe含量（x=0, 1, 2, 3 wt%）的Ti-xFe-B合金，并利用金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）等手段对其铸态组织进行了系统分析。同时，还测试了这些合金的硬度、抗拉强度和断裂韧性等力学性能指标。

研究结果表明，随着Fe含量的增加，Ti-xFe-B合金的铸态组织发生了显著变化。在低Fe含量（x=0, 1 wt%）时，合金主要由α-Ti相和少量的β-Ti相组成，晶粒细小且分布均匀。当Fe含量增加至2 wt%时，合金中出现了新的金属间化合物相，如TiFe和TiFe₂，这使得材料的硬度和强度有所提升。而在Fe含量达到3 wt%时，组织中出现了大量粗大的第二相颗粒，导致材料的延展性下降，力学性能出现波动。

此外，研究还发现Fe的加入对Ti-B合金的凝固行为产生了重要影响。Fe元素能够改变合金的凝固路径，促进某些特定相的析出，从而影响最终的组织形貌。例如，在较高Fe含量下，合金的共晶反应被抑制，而离异共晶现象则更加明显，这可能导致局部区域的力学性能不均。

在力学性能方面，随着Fe含量的增加，合金的硬度呈现出先上升后下降的趋势。在Fe含量为2 wt%时，硬度达到最大值，约为350 HV。然而，当Fe含量进一步增加至3 wt%时，由于第二相颗粒的增多和分布不均，硬度开始下降。抗拉强度的变化趋势与硬度相似，但在Fe含量为2 wt%时达到最高值，约为850 MPa。断裂韧性则随着Fe含量的增加而逐渐降低，表明材料的脆性增大。

综上所述，《Fe含量对Ti-xFe-B合金铸态组织演变及力学性能的影响》这篇论文通过对不同Fe含量合金的组织和性能进行系统研究，揭示了Fe元素在钛基合金中的重要作用。研究结果不仅有助于理解Fe在钛基体系中的行为机制，也为优化钛基合金的设计提供了重要的参考依据。

该论文的发表对于推动钛基材料在高端工程领域的应用具有重要意义，同时也为后续研究提供了丰富的实验数据和理论基础。未来，可以进一步研究Fe与其他元素的协同作用，探索更多高性能钛基复合材料的可能性。