快速凝固Al-Fe-V-Si耐熱鋁合金研究進展

劉瑩瑩，鄭立靜，張 虎

(北京航空航天大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100191)

?

快速凝固Al-Fe-V-Si耐熱鋁合金研究進展

劉瑩瑩，鄭立靜，張 虎

(北京航空航天大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100191)

快速凝固技術(shù)制備Al-Fe-V-Si系合金，可以獲得細小彌散且高溫下擴散率低的第二相粒子，從而獲得良好的耐熱性能。本文綜述了Al-Fe-V-Si系合金的發(fā)展歷程，著重介紹了Al-Fe-V-Si系合金的制備工藝、微觀組織控制及強化措施；分析了該合金目前發(fā)展中存在的問題，并闡述了該合金今后的發(fā)展應(yīng)重點集中在工藝優(yōu)化、提高熱穩(wěn)定等方面。

Al-Fe-V-Si系合金；制備工藝；組織控制；強化措施

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們試圖開發(fā)出一種能在230～350℃溫度范圍內(nèi)與耐熱鋼或鈦合金相媲美的鋁合金材料[1-3]。傳統(tǒng)鑄造鋁合金和高強變形鋁合金難以滿足先進空間飛行器對耐高溫、高比強等輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料的苛刻要求，一系列Al-Fe，Al-Cr，Al-Ti基快速凝固耐熱鋁合金應(yīng)運而生，并在耐熱零部件上得到廣泛應(yīng)用[4-8]。

在Al-Fe-Ce，Al-Fe-V-Si，Al-Cr-Zr等一系列高溫鋁合金中，美國Allied Singal公司研發(fā)的Al-Fe-V-Si系合金最為引人注目，備受國內(nèi)外研究工作者的青睞[9,10]。Skinner等[11]研究表明當F/V比介于10∶1到5∶1之間時，彌散相粗化率最低，并由此開發(fā)出Al-5.5(質(zhì)量分數(shù)/%，下同)Fe-0.6V-1.1Si(FVS0611)，Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si(FVS0812)，Al-11.5Fe-1.4V-2.3Si(FVS1212)三種不同成分的Al-Fe-V-Si系合金，其中FVS0812是綜合性能最優(yōu)異的一種合金[12]。本文著重介紹了Al-Fe-V-Si系耐熱鋁合金的制備工藝、微觀組織控制及強化措施，并對該合金今后的發(fā)展提出了自己的看法，為合金設(shè)計提供參考。

1 Al-Fe-V-Si系合金制備工藝

理論上，實現(xiàn)快速凝固有急冷和深過冷兩個基本途徑，但在實際生產(chǎn)中，人們更多采用急冷途徑，借助外力改變?nèi)垠w形狀與大小，使其呈液滴、絲狀、薄帶狀以增大散熱面積，降低熱阻，使熔體熱量得以迅速消耗，實現(xiàn)快速冷卻與凝固，獲得不同形狀快速凝固態(tài)初級產(chǎn)品。實現(xiàn)快速凝固方法眾多，各有特色，各有優(yōu)勢。目前最常用的制備Al-Fe-V-Si系合金的工藝主要有快速凝固-粉末冶金法(包括平面流鑄造法、氣霧化法)及噴射沉積法(見圖1)等，其工藝方法對比見表1。

快速凝固-粉末冶金法制備工藝比較復(fù)雜，一般要經(jīng)過快速凝固制粉-篩分、包套-真空除氣-熱壓固結(jié)-熱擠壓-模鍛等多道次工藝成形。但快速凝固-粉末冶金法作為新材料制備技術(shù)的典型代表，在制備Al-Fe-V-Si系耐熱鋁合金方面占據(jù)著重要地位，其冷速高，制備合金綜合性能非常優(yōu)異和穩(wěn)定，在制備小型構(gòu)件方面非常實用。隨著社會日益進步，人們越來越需要綜合性能優(yōu)異的大型構(gòu)件，快速凝固-粉末冶金法因受工藝和產(chǎn)品規(guī)模限制無法滿足要求，集快速凝固、半固態(tài)加工和近終成形于一體的噴射沉積技術(shù)日益受到人們的廣泛關(guān)注。制備大尺寸快速凝固零件是噴射沉積工藝優(yōu)勢的充分體現(xiàn)，其工藝簡單，可從液態(tài)金屬直接制取具有快速凝固組織特征的沉積坯件，并可有效控制構(gòu)件中的氧含量。但噴射成形技術(shù)的弊端在于其冷速低、合金致密度不高，導(dǎo)致合金整體性能不高。

目前較成熟的制備快速凝固Al-Fe-V-Si耐熱鋁合金的工藝由于受到各個方面限制，給大規(guī)模生產(chǎn)帶來不便，制約了該合金的廣泛應(yīng)用，科研工作者們還需進一步研究更實用化的直接制備大規(guī)格高性能快速凝固材料的工藝方法。

圖1 工藝原理示意圖 (a)平面流鑄造法；(b)氣體霧化法；(c)噴射沉積法Fig.1 Schematic diagram of technical principle (a)planar flow casting;(b)gas atomization;(c)spray deposition

PreparingmethodPrincipleCoolingratePhasecompositionAdvantage&disadvantagePlanarflowcastingThecentrifugalforcethrowsthemoltenal?loyastheformofstrip，thenthestrippul?verizewithathin，degassing，consolida?tionforming，asshowninfig．1(a)[13]105?106K/sα?AlAl12(Fe，V)3SiHighcoolingrates，excellentfatiguestrengthandfracturetoughnessbuttheprocessiscomplicatedandtheproductioncostishigh[14]GasatomizationThemeltisbrokenintosmalldropletsun?derhighpressureandrapidlycooledintopowdersbythermalconvection，asshowninfig．1(b)[15]103?104K/sα?AlAl8Fe2SiAl12(Fe，V)3SiIt’sveryusefulinthepreparationofsmallcomponentsbutthemanufacturingprocesswillproducesomeharmfulbrittlephase[16，17]SpraydepositionThemeltisatomizedintodropletsbyinertgas，thensprayedintothesubstrate，asshowninfig．1(c)[18]About103K/sα?AlAl8Fe2SiAl12(Fe，V)3SiAl13Fe4Itcancontroloxygencontenteffectivelybutitscoolingrateislow，resultinginpropertyarelowerthanthatofothermethods

2 Al-Fe-V-Si系合金組織性能特征

2.1 Al-Fe-V-Si系合金微觀組織控制

耐熱鋁合金通常要求有高度彌散、高溫熱力學(xué)穩(wěn)定、與基體共格或半共格的第二相粒子存在。Al-Fe-V-Si系合金在極冷過程中會產(chǎn)生尺寸極小的Al12(Fe，V)3Si相，如圖2所示。該相呈球形形貌，均勻彌散分布在α-Al固溶體基體上，晶格常數(shù)(a=1.260nm)接近于鋁(a0=0.4049nm)的三倍，可形成低界面能共格界面，粗化率極低，425℃下粗化率約為10-27m3/h，在高達500℃時仍保持其類球狀和亞穩(wěn)bcc結(jié)構(gòu)。無論采用快速凝固-粉末冶金法還是噴射沉積法，在合金制備過程中均可以獲得一定體積分數(shù)的Al12(Fe,V)3Si相。FVS0611，F(xiàn)VS0812和FVS1212合金中Al12(Fe，V)3Si強化相的體積分數(shù)分別為16%，24%和37%。通常在設(shè)計實際合金成分時，可以針對不同服役條件來控制Fe，V，Si的含量，調(diào)整Al12(Fe，V)3Si的體積分數(shù)，以獲得具有所需性能組合的Al-Fe-V-Si合金[19]。

Al12(Fe，V)3Si相的熱穩(wěn)定性決定了Al-Fe-V-Si系合金的高溫性能。影響熱穩(wěn)定性的因素除原子擴散速率外，還取決于析出相與基體之間的界面能，Al12(Fe，V)3Si與α-Al基體晶格錯配度較小，界面能較低因此粗化率也較慢。圖3對不同體系彌散相在425℃加熱時的粗化速率進行了比較[20]。由圖可知，高溫時Al-Fe-V-Si系合金析出相粗化速率比Al-Fe-Ce和Al-Fe-Mo-V中的析出相低很多。事實上，F(xiàn)VS0812和FVS1212合金高溫性能非常穩(wěn)定，即使在425℃下暴露1000h合金拉伸性能也未有下降。當溫度高于500℃時，彌散相Al12(Fe，V)3Si轉(zhuǎn)變?yōu)閷辖饛姸群退苄詷O為不利的針狀相Al13Fe4，在合金制備過程中應(yīng)盡量避免此相生成。Carreno等[21]的研究結(jié)果也表明FVS0812合金在室溫至400℃以下沒有強化相的急劇轉(zhuǎn)變或長大，在550℃以上開始發(fā)生相變，組織惡化。

圖2 快速凝固Al-Fe-V-Si合金TEM圖像Fig.2 TEM image of rapid solidification Al-Fe-V-Si alloys

圖3 425℃不同體系快速凝固耐熱鋁合金彌散相粗化率[20]Fig.3 Coarsening rates of rapid solidification heat-resistant aluminium alloys dispersoids at 425℃[20]

不同制備工藝會造成Al-Fe-V-Si合金微觀組織的差異。如平面流鑄造Al-Fe-V-Si薄帶微觀組織由在光鏡下呈無特征形態(tài)的A區(qū)組織和由粗胞狀枝晶結(jié)構(gòu)或粗共晶組織的B區(qū)組織構(gòu)成[22]，在透射電鏡(TEM)下可觀察到A區(qū)的胞狀組織及分布于其間少量細小、類球狀硅化物Al12(Fe，V)3Si。用該法制備的FVS0812薄帶顯微組織非常細小，晶粒尺寸約0.5μm，強化相尺寸約20～50nm。而噴射沉積實驗坯中則存在著諸如鋁基過飽和固溶體和微胞狀組織結(jié)構(gòu)、α-Al和Al12(Fe，V)3Si兩相混合組織、胞狀支晶和層片狀共晶組織等形態(tài)各異的特征組織，沉積坯中晶粒尺寸約0.5～1μm，強化相尺寸約50～150nm，沉積坯中晶粒粗大的主要原因在于噴射沉積法的冷卻速度低于平面流鑄造法。

上述可知，Al12(Fe，V)3Si相的形成對冷卻速率極為敏感，不同冷速下合金具有不同相組成，彌散相體積分數(shù)也有較大差別，只有深入了解冷卻速率對Al-Fe-V-Si耐熱鋁合金相組成影響機理，才能找到有效提高耐熱鋁合金性能途徑。Tan等[23，24]對不同冷速下FVS0812合金的相組成進行了研究，不同冷速下合金相組成如表2所示。由表可知，當冷速大于102K/s時，Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si合金中才會產(chǎn)生大量Al12(Fe，V)3Si粒子。當冷速大于103K/s時，合金中才不會出現(xiàn)類似Al13Fe4相。亞穩(wěn)相Al6Fe和AlmFe的形成完全依賴于冷卻速度而非Fe含量，隨Fe含量增加，形成Al6Fe和AlmFe所對應(yīng)的冷卻速率就越大。若要在Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si合金中全部得到α-Al和Al12(Fe，V)3Si理想組織，要求冷卻速率大于104K/s。此外，熔體溫度對合金組織和性能影響也較大，譚敦強等[25，26]研究表明在同一冷卻速率下，熔體溫度越高所得到的合金組織越細小。相同冷卻條件下，熔體溫度太低，熔體黏度大，影響氣體破碎效果；熔體溫度太高，熔體流動性好，減小了氣液比，從而減小冷卻速率。由此可見，合金的力學(xué)性能是由冷卻速率和熔體溫度共同決定的。

2.2 Al-Fe-V-Si系合金性能特征

科研工作者對不同工藝制備的Al-Fe-V-Si系耐熱鋁合金的室溫及高溫性能進行了大量研究，表3給出了部分快速凝固耐熱鋁合金成分及其室溫和高溫力學(xué)性能[18，27，28]。由表3可知，快速凝固耐熱鋁合金均有優(yōu)良的室溫和高溫力學(xué)性能，其中綜合性能最優(yōu)異的為Allied Singal公司制備的FVS0812合金，其315℃下抗拉強度可達276MPa。對Al-Fe-V-Si合金而言，隨Fe含量增加，其室溫和高溫強度逐漸升高，伸長率卻逐漸下降。

需要指出的是Al-Fe-V-Si合金整體斷裂韌性并不理想，平流鑄造法制備FVS0812合金斷裂韌性約為31MPa·m1/2。如圖4所示，Al-Fe-V-Si合金斷裂韌性比Al-Fe-Mo-V，Al-Fe-Ce等快速凝固合金要高，但與2124-T851，7075-T351等合金相比優(yōu)勢不是很明顯[29]。

表2 不同冷速下三種Al-Fe-X系合金的相組成[23，24]

表3 快速凝固耐熱鋁合金的力學(xué)性能[18，27，28]

Note: a-350℃

圖4 鋁合金斷裂韌性對比[29]Fig.4 Fracture toughness comparison of aluminum alloys[29]

3 Al-Fe-V-Si系合金強化措施

Al-Fe-V-Si系合金因具有優(yōu)良的室溫及高溫性能而迅速成為國內(nèi)外研究熱點。為進一步提高Al-Fe-V-Si系合金強度，特別是開發(fā)出350℃以上能代替鈦合金的耐熱鋁合金，人們發(fā)現(xiàn)在Al-Fe-V-Si合金基礎(chǔ)上，引入高熔點陶瓷顆粒、晶須以及少量稀土元素，可使合金力學(xué)性能得以顯著提高。

3.1 陶瓷相增強

TiC陶瓷顆粒具有高硬度、高彈性模量、高熔點等特點，在快凝Al-Fe-V-Si合金中添加TiC顆粒作為增強相的研究近年來受到廣泛重視。朱寶宏等[30]在噴射沉積FVS0812實驗坯中添加質(zhì)量分數(shù)為3%的TiC，研究發(fā)現(xiàn)TiC粒子加入可明顯改變基體和化合物相的凝固特性，抑制粗大相α-AlFeSi相形成，細化第二相同時可顯著提高合金的室溫和高溫力學(xué)性能，如表4所示，這與孫玉峰等[31]和胡敦芫等[32]的研究結(jié)果相一致。

表4 TiC對FVS0812合金力學(xué)性能影響[30]

SiC顆粒因具有高強度、高硬度、不反應(yīng)性等特點也成為一種理想的強化相。Hambleton等[33]認為SiC的加入并沒有影響Al12(Fe，V)3Si相尺寸但可抑制針狀相Al13Fe4的生成，同時可明顯提高復(fù)合材料高溫性能，如表5所示。賀毅強等[34，35]則認為在高溫熱暴露過程中，SiC顆粒向基體中析出游離態(tài)Si，抑制了Al12(Fe，V)3Si的粗化和分解，從而提高復(fù)合材料的高溫穩(wěn)定性。

表5 SiC對FVS0812合金力學(xué)性能影響[33]

除顆粒增強外，晶須增強Al-Fe-V-Si復(fù)合材料由于具有高比強度、抗疲勞、耐磨損及優(yōu)秀的熱穩(wěn)定性而得到迅速發(fā)展。SiC、Si3N4晶須因成本昂貴限制了該合金的推廣，廉價、低成本的Al18B4O33晶須進入了人們的視線。Peng等[36]對Al18B4O33/Al-Fe-V-Si復(fù)合材料的蠕變行為進行了研究，發(fā)現(xiàn)Al18B4O33晶須的加入可使合金的蠕變速率降低兩個數(shù)量級，實現(xiàn)顆粒增強效果，在300℃以上，晶須增強的FVS0812復(fù)合材料的強度明顯高于SiC/2024Al復(fù)合材料。

3.2 稀土元素增強

眾所周知，作為少量或微量添加元素，稀土金屬可顯著改善鋁合金顯微組織和力學(xué)性能，提高其耐熱性能。為充分發(fā)揮Al-Fe-V-Si合金應(yīng)用潛力，人們開始嘗試在Al-Fe-V-Si合金中添加稀土元素。Khatri等[37]研究發(fā)現(xiàn)在Al-Fe-V-Si合金中添加0.75%Er可明顯降低彌散相Al12(Fe，V)3Si的粗化率。肖于德等[38]也認為在FVS0812合金添加少量Er可在保證合金高溫強度前提下，明顯改善其塑性，但低溫強度有所降低，如表6所示。低溫強度降低的主要原因是由于Er的加入會促使粗大δ(AlFeVSiEr)第二相形成，導(dǎo)致鋁基體局部動態(tài)再結(jié)晶甚至晶粒長大。此外，Wang等[39]發(fā)現(xiàn)Mm元素的加入可使Al-Fe-V-Si-Mm合金的抗拉強度和疲勞韌性比Al-Fe-V-Si合金高出1.5～2.5倍。有學(xué)者研究了添加Mg，Cu，Be元素對Al-Fe-V-Si合金的影響[40-43]，其結(jié)果表明：添加Mg元素可以明顯細化Al-Fe-V-Si合金的鑄態(tài)組織，改善鋁鐵相的形貌與分布，還有利于提高合金的硬度與強度；Cu元素的加入部分抵消了Mg元素的細化作用，而Be元素的加入可抑制針狀相Al13Fe4的形成，使合金的力學(xué)性能得到大幅度提高，合金斷裂方式也從脆性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)轫g性斷裂。

表6 Er元素對FVS0812合金力學(xué)性能影響[38]

4 結(jié)束語

Al-Fe-V-Si系耐熱鋁合金因具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能和可加工性使得其在航空、航天等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景?？蒲泄ぷ髡卟粩鄧L試新工藝方法、強化措施的研究，目前已成功制備出薄板、擠壓件等高溫結(jié)構(gòu)件。但經(jīng)過近30年的發(fā)展，Al-Fe-V-Si合金目前仍存在一些問題，尤其是近幾年該合金的發(fā)展一直停滯不前，其主要原因在于制備工藝方面。如前所述，該合金對冷速極為敏感，只有當冷速為105K/s時才能生成完全理想的組織。平面流鑄造法、氣霧化法及噴射沉積法在制備該合金方面都受到一定限制，給大規(guī)模生產(chǎn)帶來不便[44,45]。

總體說來， Al-Fe-V-Si耐熱鋁合金發(fā)展仍處于工業(yè)化生產(chǎn)初期，其市場尚未成熟。隨著航空航天及汽車工業(yè)的發(fā)展，對低密度、高性能的耐熱鋁合金的要求必將進一步提高，Al-Fe-V-Si今后的發(fā)展應(yīng)重點集中于以下幾個方面：

(1)制備工藝的優(yōu)化和創(chuàng)新，簡化現(xiàn)有快速凝固技術(shù)，并研究新型快速凝固工藝或應(yīng)用先進生產(chǎn)技術(shù)，提高制備致密大尺寸Al-Fe-V-Si系合金的能力，同時降低其成本。

(2)進一步提高Al-Fe-V-Si合金在高溫下的熱穩(wěn)定性，如通過添加合金元素或增強相來進一步提高合金的耐熱性能。

(3)注重理論研究，探討其耐熱機理、斷裂韌性差等原因，提高其綜合性能。

[1] DAS S K, BYE R L, GILMAN P S. Large scale manufacturing of rapidly solidified aluminum alloys[J]. Materials Science and Engineering: A, 1991, 134:1103-1106.

[2] KIM Y W. Advanced aluminum alloys for high temperature structural applications[J]. Industrial Heating, 1988, 5:31-34.

[3] XIAO Y D, LI S R, XIE Y N. Consolidation processing and mechanical properties of rapidly solidified Al-Fe-Cr-Zr heat-resistant aluminum alloy[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 1995, 5(2):128-131.

[4] LEE S, LEE D Y, KIM N J. Correlation of microstructure and fracture toughness of a rapid solidification-powder metallurgy Al-Fe-V-Si alloy[J]. Materials Science and Engineering: A, 1991, 147:33-44.

[5] 李偉, 李沛勇.固/粉末冶金Al-Fe-Mo-Si/Zn-Al復(fù)合材料組織與性能的影響[J].航空材料學(xué)報, 2006, 26 (2): 12-15.

LI Wei,LI Pei-yong. Effects of powder particle size on microstructure and properties of RS P/M Al-Fe-Mo-Si/Zn-Al composites[J]. Journal of Aeronautical Materials, 2006, 26 (2): 12-15

[6] 趙業(yè)青，李巖，魯法云，等．7150鋁合金熱變形行為及微觀組織[J]．航空材料學(xué)報，2015，35(3) ：18-23.

ZHAO Ye-qing, LI Yan, LU Fa-yun, et al. Flow stress behavior and microstructure of 7150 aluminum alloy during hot deformation[J]. Journal of Aeronautical Materials, 2015, 35(3):18-23.

[7] 馬志峰，趙唯一，陸政．織構(gòu)及組織結(jié)構(gòu)對超高強鋁合金平面力學(xué)性能的影響[J]．航空材料學(xué)報，2015，35(3)：1-6.

MA Zhi-feng, ZHAO Wei-yi, LU Zheng. Impact of texture and microstructure on in-plane anisotropy of ultra-high strength aluminium alloy[J]. Journal of Aeronautical Materials, 2015, 35(3):1-6.

[8] 劉銘，汝繼剛，臧金鑫，等．新型Al-Zn-Mg-Cu鋁合金熱穩(wěn)定性研究[J]．材料工程，2015，43(4)：13-18.

LIU Ming, RU Ji-gang, ZANG Jin-xin, et al. Thermal stability of new style Al-Zn-Mg-Cu aluminum alloy[J]. Journal of Materials Engineering, 2015, 43(4)：13-18.

[9] SAHOO K L, DAS S K, MURTY B S. Formation of novel microstructures in conventionally cast Al-Fe-V-Si alloys[J]. Materials Science and Engineering: A, 2003, 355:193-200.

[10] YANEVA S, KALKANL A, PETROV K, et al. Structure development in rapidly solidified Al-Fe-V-Si ribbons[J]. Materials Science and Engineering: A, 2004, 373:90-98.

[11] SKINNER D J, BYE R L, RAYBOULD D, et al. Dispersion strengthened Al-Fe-V-Si alloys[J]. Scripta Metallurgica, 1986, 20(6):867-872.

[12] 唐誼平，黎文獻，譚敦強．FVS0812的制備與性能[J]．鋁加工，2003，(1)：5-9．

TANG Yi-ping, LI Wen-xian, TAN Dun-qiang. The preparation and properties of FVS0812[J]. Aluminium Fabrication, 2003, (1): 5-9.

[13] SKINNER D J, BYE R L, OKAZAKI K, et al. Aluminum-iron-vanadium alloys having high strength at elevated temperatures[P]. United States Patent:4715893, 1987.

[14] CARRENO F, GONZALEZ-DONCEL G, RUANO O A. High temperature deformation behavior of an Al-Fe-V-Si alloy[J]. Materials Science and Engineering: A, 1993, 164:216-219.

[15] 唐誼平．快速凝固FVS0812合金的制備新工藝研究[D]．長沙：中南大學(xué)，2004．

[16] HARIPRASAD S, SASTRY S M L, JERINA K L. Deformation behavior of a rapidly solidified fine grained Al-8.5%Fe-1.2%V-1.7%Si alloy[J]. Acta Metallurgica, 1996, 44(1):383-389.

[17] HARIPRASAD S, SASTRY S M L, JERINA K L. Deformation characteristics of the rapidly solidified Al-8.5%Fe-1.2%V-1.7%Si alloy[J]. Scripta Metallurgica, 1993, 29:463-466.

[18] 肖于德．快速凝固AlFeVSi耐熱鋁合金組織性能及大規(guī)格材料制備工藝的研究[D]．長沙：中南大學(xué)，2003．

[19] 袁武華．多層噴射沉積制備大尺寸耐熱鋁合金管坯的研究[D]．長沙：中南大學(xué)，2001．

[20] 董寅生，沈軍，楊英俊，等．快速凝固耐熱鋁合金的發(fā)展及展望[J]．粉末冶金技術(shù)，2000，18(1)：35-41．

DONG Yin-sheng, SHEN Jun, YANG Ying-jun, et al. The development and trend of rapidly solidified high temperature aluminum alloys[J]. Powder Metallurgy Technology, 2000, 18(1):35-41.

[21] CARRENO F, PEREZ-PRADO M T, GONZALEZ-DONCEL G, et al. Texture stability of a rapidly solidified dispersion strengthened Al-Fe-V-Si material[J]. Scripta Materialia, 1998, 38(9):1427-1433.

[22] PARK W J, AHN S, KIM N J. Evolution of microstructure in a rapidly solidified Al-Fe-V-Si alloy[J]. Material Science and Engineering: A, 1994, 189:291-299.

[23] TAN D Q, LI W X, XIAO Y D, et al. Phase transition of Al-Fe-V-Si heat-resistant alloy by spray deposition[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2003, 13(3):568-573.

[24] 譚敦強，唐建成，黎文獻，等．冷卻速度對Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si合金主要相組成的影響[J]．中國有色金屬學(xué)報，2005，15(8)：1226-1230．

TAN Dun-qiang, TANG Jian-cheng, LI Wen-xian, et al. Effect of cooling rate on primary phase constitutes of Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si alloy[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2005, 15(8):1226-1230.

[25] 譚敦強，黎文獻，陳偉．熔體溫度、冷卻速率對Al-Fe-V-Si耐熱鋁合金組織和力學(xué)性能的影響[J]．航空材料學(xué)報，2006，26(5)：14-17．

TAN Dun-qiang, LI Wen-xian, CHEN Wei. Effect of melt temperature and cooling rate on microstructure and mechanical properties of Al-Fe-V-Si heat-resistant aluminum alloy[J]. Journal of Aeronautical Materials, 2006, 26(5):14-17.

[26] TAN D Q, LI W X, XIAO Y D, et al. Preparation of FVS1212/FVS0812 materials and its mechanical properties[J]. Journal of Central South University of Technology, 2005, 12(5):503-506.

[27] 郝亮．噴射沉積SiCP/FVS1012及SiCP/FVS1212復(fù)合材料后續(xù)加工及組織性能的研究[D]．長沙：湖南大學(xué)，2008．

[28] 朱寶宏，熊柏青，張永安，等．噴射成形Al-8.5Fe-1.1V-1.9Si耐熱鋁合金的組織演變及性能分析[J]．稀有金屬，2004，28(1)：185-190．

ZHU Bao-hong, XIONG Bai-qing, ZHANG Yong-an, et al. Microstructure and evolution and mechanical properties heat-resistant Al-8.5Fe-1.1V-1.9Si alloy prepared by spray forming process[J]. Chinese Journal of Rare Metals, 2004, 28(1): 185-190.

[29] DAVIES H A. Processing, properties and applications of rapid solidified advanced alloy powders[J]. Powder Metallurgy, 1990, 33(1):223-230.

[30] 朱寶宏，張永安，劉紅偉，等．原位自生TiC顆粒對Al8.5Fe 1.4V1.7Si耐熱鋁合金的組織及性能的影響[J]．材料科學(xué)與工程學(xué)報，2006，24(1)：36-39．

ZHU Bao-hong, ZHANG Yong-an, LIU Hong-wei, et al. Effects of in-situ TiC particles on the microstructures and mechanical properties of Al8.5Fe1.4V1.7Si aluminum alloy[J]. Journal of Materials Science & Engineering, 2006, 24(1): 36-39.

[31] 孫玉峰，張國勝，沈?qū)幐?，等．原位生成TiC對快凝Al-Fe-V-Si合金中“塊狀相”生成的影響[J]．金屬學(xué)報，2001，37(11)：1193-1197．

SUN Yu-feng, ZHANG Guo-sheng, SHEN Ning-fu, et al. Effect of in situ TiC particles on the formation of clump-like phases in rapidly solidified Al-Fe-V-Si alloys[J]. Acta Metallurgica Sinica, 2001, 37(11):1193-1197.

[32] 胡敦芫，黃贊軍，楊濱，等．噴射成形原位反應(yīng)TiC/Al-Fe-V-Si復(fù)合材料的顯微組織[J]．北京科技大學(xué)學(xué)報，2003，25(2)：152-155．

HU Dun-yuan, HUANG Zan-jun, YANG Bin, et al. Microstructure characteristic of in-situ TiC/Al-Fe-V-Si composites prepared by spray forming[J]. Journal of University of Science and Technology Beijing, 2003, 25(2):152-155.

[33] HAMBLETON R, JONES H, RAINFORTH W M. Effect of alloy composition and reinforcement with silicon carbide on the microstructure and mechanical properties of three silicon carbide dispersion strengthened aluminium alloys[J]. Materials Science and Engineering: A, 2001, 304—306:524-528.

[34] 賀毅強，屠宏，馮立超，等．噴射沉積SiCp/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si熱暴露過程的顯微組織演變[J]．航空材料學(xué)報，2012，32(5)：54-59．

HE Yi-qiang, TU Hong, FENG Li-chao, et al. Microstructure evolution of spray deposited SiCp/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si during exposure at elevated temperatures[J]. Journal of Aeronautical Materials, 2012, 32(5):54-59.

[35] HE Y Q, QIAO B. A study on interfacial structure of spray-deposited SiCp/Al-Fe-V-Si composite[J]. Advanced Composites Letters, 2009, 18(4):137-142.

[36] PENG L M, ZHU S J, MA Z Y, et al. High temperature creep deformation of Al18B4O33whisker-reinforced 8009 Al composite[J]. Material Science and Engineering: A, 1999, 265:63-70.

[37] KHATRI S C, LAWLEY A, KOCZAK M J, et al. Creep and microstructural stability of dispersion strengthened Al-Fe-V-Si-Er alloy[J]. Material Science and Engineering: A, 1993,167(1-2):11-21.

[38] 肖于德，黎文獻，李松瑞， 等．稀土Er對FVS0812合金組織性能的影響[J]．中南工業(yè)大學(xué)學(xué)報，1997，28(5)：461-464．

XIAO Yu-de, LI Wen-xian, LI Song-rui, et al. Effect of rare-earth element erbium on microstructure and mechanical properties of FVS0812 alloy[J]. Journal of Central South University of Technology, 1997, 28(5):461-464.

[39] WANG J Q, TSENG M K, HAO Y Y, et al. An investigation of the microstructure and mechanical behavior of novel nanocrystalline Al-Fe-V-Si-Mm alloy ribbons[J]. Materials Science and Engineering: A, 1998, 247:51-57.

[40] 張林林，肖于德，周娟，等．添加Mg和Cu對Al-Fe-V-Si合金組織與性能的影響[J]．中國有色金屬學(xué)報，2006，16(5)：874-880．

ZHANG Lin-lin, XIAO Yu-de, ZHOU Juan, et al. Effects of adding Mg and Cu elements on microstructure and mechanical properties of Al-Fe-V-Si alloy[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2006, 16(5):874-880.

[41] SAHOO K L, SIVARAMAKRISHNAN C S, CHAKRABARTI A K. The effect of Mg treatment on the properties of Al-8.3Fe-0.8-0.9Si alloy[J]. Journal of Materials Processing Technology, 2001, 112:6-11.

[42] 張林林，肖于德，周娟，等．Be對鑄態(tài)Al-Fe-V-Si合金組織及性能的影響[J]．鑄造，2006，55(1)：65-68．

ZHANG Lin-lin, XIAO Yu-de, ZHOU Juan, et al. Effects of Be on microstructures and mechanical properties of as-cast Al-Fe-V-Si alloys[J]. Foundry, 2006, 55(1):65-68.

[43] WARNG P S, LIAUH Y J, LEE S L, et al. Effects of Be addition on microstructures and mechanical properties of B319.0 alloys[J]. Materials Chemistry and Physics, 1998, 53(3):195-202.

[44] TANG Y P, TAN D Q, LI W X, et al. Preparation of Al-Fe-V-Si alloy by spray co-deposition with added its over-sprayed powders[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2007, 439:103-108.

[45] 劉克明，陸德平，楊濱，等．快速凝固耐熱鋁合金的現(xiàn)狀與進展[J]．材料導(dǎo)報，2008，22(2): 57-60．

LIU Ke-ming, LU De-ping, YANG Bin, et al. Present status and development of rapid-solidified heat resistant aluminum alloys[J]. Materials Review, 2008, 22(2):57-60.

Research Progress in Al-Fe-V-Si Heat Resistant Alloys Prepared by Rapid Solidification

LIU Ying-ying，ZHENG Li-jing，ZHANG Hu

(School of Materials Science and Engineering， Beihang University，Beijing 100191，China)

Al-Fe-V-Si heat resistant alloys prepared by rapid solidification exhibit excellent thermal stability which can be ascribed to the obtained second phase particles of fine dispersoids and with low diffusibility. This paper reviewed the development history of Al-Fe-V-Si alloys. The preparation processes, microstructural control and strengthening measures were especially introduced. The problems met in the development of the alloys were analyzed emphatically and the future development should be focused on the optimization of process and the improvement of thermal stability.

Al-Fe-V-Si alloy；preparation process；microstructural control；strengthening measure

10.11868/j.issn.1001-4381.2015.11.015

TG146.2

A

1001-4381(2015)11-0091-07

國家自然科學(xué)基金項目(51101003)

2014-03-30；

2015-07-20

鄭立靜(1974—)，女，博士，副教授，主要從事高溫金屬間化合物結(jié)構(gòu)材料，輕金屬結(jié)構(gòu)材料等方面研究，聯(lián)系地址：北京市海淀區(qū)學(xué)院路37號北京航空航天大學(xué)新主樓D343(100191)，E-mail: zhenglijing@buaa.edu.cn