题目：溶胶—凝胶法结合铝热反应制备FeNiCr/NiAl-Al2O3复合材料的研究

铁铬铝合金具有优良的抗氧化性能，作为电热材料可在900℃以上温度长时间使用，但其高温力学性能较差，目前还不能作为高温结构材料使用。为了提高铁素体合金的高温力学性能，本文通过合理设计铝热剂成分，将溶胶-凝胶法与铝热反应合成技术相结合，制备出了原位形成的高体积分数NiAl相以及原位形成的Al2O3陶瓷相共同增强的铁基复合材料。本文采用扫描电子显微镜（SEM）、电子探针（EPMA）和透射电子显微镜（TEM）观察涂层材料的显微组织形貌；用X射线衍射仪（XRD）分析测定材料的物相组成，用能谱仪（EDS）对材料元素的种类、分布和含量进行分析。改变铝热剂中溶胶-凝胶法制备出的纳米TiO2凝胶质量分数，对不同铝热剂成分所制备的复合材料微观结构及力学性能进行了分析。复合材料的显微结构分析表明：该复合材料主要由α-FeNiCr固溶体、NiAl和Al2O3三相组成；NiAl相晶粒细小，尺寸约为50nm，与基体FeNiCr界面共格；Al2O3均匀分布在合金基体中，晶粒尺寸约为500nm。随着铝热剂中添加纳米TiO2凝胶的质量分数增大，所制备的复合材料中的NiAl相尺寸有所细化，分布更加弥散，A12O3颗粒在复合材料中的含量也逐渐增加。纳米TiO2凝胶的添加有利于改善基体和A12O3的润湿性，A12O3颗粒的存在有利于细化晶粒。力学性能分析表明，铝热剂未添加纳米TiO2凝胶的条件下，复合材料的拉伸强度为523MPa，压缩强度为1219MPa。随着铝热剂中纳米TiO2凝胶质量分数的增加，拉伸强度值和压缩强度值均增加。当铝热剂添加纳米TiO2凝胶的质量分数为2%时，复合材料的拉伸强度达到最大值736MPa，压缩强度也达到最大值1864MPa。FeNiCr/NiAl-Al2O3复合材料具有良好的抗氧化性能，在800℃下氧化100小时后增重小于1mg/cm2；该复合材料主要抗氧化机制为Al和 Cr氧化，对应产物Al2O3和Cr2O3在表面形成一层致密的保护膜，厚度约1-2µm，可以阻止复合材料的进一步氧化。复合材料中的Al2O3颗粒能够促进均匀致密的氧化膜形成以及防止氧化膜开裂。