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Bi_(2)Te_(3)基材料热电性能优化策略 被引量:1
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作者 巴倩 刘志愿 +4 位作者 李周 马妮 马俊杰 管希成 夏爱林 《材料导报》 北大核心 2025年第15期177-186,共10页
Bi_(2)Te_(3)基材料因其特殊的晶体结构和能带结构,具有较低的热导率和较高的泽贝克系数及载流子迁移率,是当前公认最好的近室温热电材料,在热电制冷领域有重要应用。然而,作为热电器件核心部件的Bi_(2)Te_(3)基材料的无量纲热电优值zT... Bi_(2)Te_(3)基材料因其特殊的晶体结构和能带结构,具有较低的热导率和较高的泽贝克系数及载流子迁移率,是当前公认最好的近室温热电材料,在热电制冷领域有重要应用。然而,作为热电器件核心部件的Bi_(2)Te_(3)基材料的无量纲热电优值zT仍较低,导致器件的转换效率较低。因此,进一步提升Bi_(2)Te_(3)基材料的zT值仍是关键。本文主要综述了近年来通过载流子工程、能带工程、纳米工程等策略优化Bi_(2)Te_(3)基材料电、热输运性能的主要研究进展。通过这些策略可以协同调控电和热输运性能,显著提升Bi_(2)Te_(3)基材料的zT值,为开发高效热电材料提供新的研究思路。 展开更多
关键词 Bi_(2)Te_(3)基热电材料 电性能 热性能 优化策略
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Bi_(2)Te_(3)基热电材料中的载流子工程
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作者 马俊杰 刘志愿 +4 位作者 马妮 李周 巴倩 管希成 夏爱林 《功能材料》 北大核心 2025年第3期3095-3105,共11页
Bi_(2)Te_(3)合金因其较窄带隙和独特的层状晶体结构而具有较高的塞贝克系数和较低的热导率,在低温区热电材料中备受关注。然而由Bi_(2)Te_(3)基合金制造的热电发电或制冷器件转化效率仍较低,因此进一步提升Bi_(2)Te_(3)基材料的无量纲... Bi_(2)Te_(3)合金因其较窄带隙和独特的层状晶体结构而具有较高的塞贝克系数和较低的热导率,在低温区热电材料中备受关注。然而由Bi_(2)Te_(3)基合金制造的热电发电或制冷器件转化效率仍较低,因此进一步提升Bi_(2)Te_(3)基材料的无量纲热电优值zT是关键。通过纳米改性、超晶格结构、纳米复合、掺杂和引入位错阵列等声子工程可以显著降低Bi_(2)Te_(3)基材料的热导率,优化热输运性能从而显著提高其zT值。然而,电输运性能并没有明显的优化。载流子工程是协同优化Bi_(2)Te_(3)基材料电和热输运性能的重要手段之一。主要综述了近年来通过能带工程、载流子能量过滤效应、载流子迁移率和浓度优化等载流子工程提升Bi_(2)Te_(3)基材料电输运性能的主要研究进展。这些载流子工程策略是提高热电材料性能的重要手段,为开发高效热电材料提供了新的研究思路。 展开更多
关键词 Bi_(2)Te_(3)基热电材料 能带工程 载流子迁移率 载流子浓度 热电性能
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硫化钠掺杂提升碲锑铋材料热电性能和力学性能
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作者 俞江湖 石涌才 +4 位作者 梁昊 王扬威 张益欣 冯晶 葛振华 《硅酸盐学报》 北大核心 2025年第4期748-758,共11页
热电材料因其能够直接将热能转化为电能而具有广泛应用的前景。尽管最近几年发现了许多新型热电材料,但能够实现大规模商业化应用的依然是碲化铋(Bi_(2)Te_(3))基材料。目前,Bi_(2)Te_(3)基材料的平均z T值和转化效率依然有提升空间。... 热电材料因其能够直接将热能转化为电能而具有广泛应用的前景。尽管最近几年发现了许多新型热电材料,但能够实现大规模商业化应用的依然是碲化铋(Bi_(2)Te_(3))基材料。目前,Bi_(2)Te_(3)基材料的平均z T值和转化效率依然有提升空间。在本工作中,采用固相法和放电等离子烧结技术制备了p型(Bi,Sb)_(2)Te_(3)(BST)热电材料,并选取Na_(2)S作为掺杂剂,实现了阳离子位置的低价取代,引入空穴,提升载流子浓度,优化BST基体热电材料的电导率。同时大量点缺陷增强声子散射降低材料热导率。除此之外S元素能够增强Na在BST基体中的固溶度,增强固溶强化。在300 K时0.5%(质量分数)Na_(2)S掺杂的BST样品电导率由纯样品的598 S/cm提升至749 S/cm,同时样品的晶格热导率在300 K时降至0.55 W/(m·K)。由于功率因子的提升和热导率的降低,0.5%(质量分数)Na_(2)S的BST样品在300 K的峰值zT达到1.3,较未掺杂样品提升了49.4%。由于其具有较优热电优值,在275 K的温差下单臂器件的热电转换效率达到了3%。另外,由于固溶强化掺杂样品的力学性能也得到较大提升,掺杂样品的平均硬度由纯样品的0.87 GPa提高到1.09 GPa,本工作的结果有望为其他热电材料的优化提供借鉴。 展开更多
关键词 p型碲化铋 固溶强化 缺陷工程 热电性能
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影响Cr20Ni80电热合金使用寿命因素的研究现状 被引量:18
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作者 刘天佐 刘娜 +2 位作者 沈婕 王晓军 夏天东 《有色金属》 CAS CSCD 北大核心 2010年第4期34-37,共4页
综述对Cr20Ni80使用寿命影响因素的研究进展。Cr20Ni80的表面氧化膜是影响其使用寿命的重要因素,氧化膜越致密,与基体粘结力越强,其使用寿命越长。Cr20Ni80合金中存在的其他元素如氮、氧、碳、硅和稀土等对其力学性能和抗氧化性能的影... 综述对Cr20Ni80使用寿命影响因素的研究进展。Cr20Ni80的表面氧化膜是影响其使用寿命的重要因素,氧化膜越致密,与基体粘结力越强,其使用寿命越长。Cr20Ni80合金中存在的其他元素如氮、氧、碳、硅和稀土等对其力学性能和抗氧化性能的影响是复杂的。同时也不可忽视环境介质对合金的作用。 展开更多
关键词 金属材料 CR20NI80 综述 电热合金 使用寿命 氧化膜 合金元素
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钙含量和烧结时间对铬酸镧材料的显微组织及导电性的影响 被引量:5
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作者 付贵福 李胜利 +3 位作者 孙良成 朱新德 李德辉 敖青 《金属热处理》 CAS CSCD 北大核心 2003年第12期8-12,共5页
采用固相法制备了不同钙含量的铬酸镧试样。用扫描电镜分析了试样的微观组织 ,研究了钙含量及烧结时间对晶粒尺寸、收缩率及电阻率的影响。发现晶粒均为等轴晶 ,以台阶生长方式长大 ,随烧结时间的延长出现台阶退化现象。使用 2 0 0 0h后... 采用固相法制备了不同钙含量的铬酸镧试样。用扫描电镜分析了试样的微观组织 ,研究了钙含量及烧结时间对晶粒尺寸、收缩率及电阻率的影响。发现晶粒均为等轴晶 ,以台阶生长方式长大 ,随烧结时间的延长出现台阶退化现象。使用 2 0 0 0h后La0 .0 2 Ca0 .98CrO3晶粒极为致密 ,气孔聚集在晶内及晶界。钙含量的摩尔分数从 0 0 2到 0 10变化时 ,试样收缩率明显增加 ,电阻率明显下降。随烧结时间的延长 ,试样的室温电阻率变化不大。 展开更多
关键词 铬酸镧 LaCrO3 显微组织 电阻率 钙含量 烧结时间 导电性
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铁铬铝合金脆断 被引量:6
6
作者 杜国维 蔡家敏 林实 《北京科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第4期354-358,共5页
研究了 Fe-25Cr-5Al 电热合金断裂原因及断裂方式.高于1000℃合金晶粒急剧长大,当晶粒大小()增长至80 μm时,断裂由韧窝型向准解理过渡,≥100 μm则呈现解理断裂;变温过程,由于铬组元非平衡偏聚,微米级大小α′相沿晶界形成;σ相形成导... 研究了 Fe-25Cr-5Al 电热合金断裂原因及断裂方式.高于1000℃合金晶粒急剧长大,当晶粒大小()增长至80 μm时,断裂由韧窝型向准解理过渡,≥100 μm则呈现解理断裂;变温过程,由于铬组元非平衡偏聚,微米级大小α′相沿晶界形成;σ相形成导致合金沿晶断裂. 展开更多
关键词 晶粒度 解理断裂 α'相 铁铬铝合金 电热合金
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Sb掺杂对Mg_2Si基化合物热电性能的影响(英文) 被引量:6
7
作者 张倩 赵新兵 +1 位作者 殷浩 朱铁军 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第A01期165-168,共4页
采用感应熔炼和真空热压的方法制备了Sb掺杂和未掺杂的Mg2Si基热电材料。研究了Sb掺杂对Mg2Si基热电材料的结构以及热电特性的影响。结果表明:通过Sb掺杂使得载流子浓度从3.07×1019cm-3增加到1.25×1020cm-3,电子有效质量也相... 采用感应熔炼和真空热压的方法制备了Sb掺杂和未掺杂的Mg2Si基热电材料。研究了Sb掺杂对Mg2Si基热电材料的结构以及热电特性的影响。结果表明:通过Sb掺杂使得载流子浓度从3.07×1019cm-3增加到1.25×1020cm-3,电子有效质量也相应增加。测试了从室温到800K下试样的Seebeck系数,电导率和热导率。结果显示,0.3at%Sb掺杂使得电导率得到显著增加,在783K时,ZT值达到0.7。 展开更多
关键词 热电 金属间化合物 掺杂
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Ti/Ir_(0.4)Sn_(0.6)O_2电极材料的电容性能 被引量:5
8
作者 李贝贝 邵艳群 +1 位作者 朱君秋 唐电 《材料热处理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期17-20,共4页
为了得到高比电容的电极材料,采用热分解法制备了不同温度下Ti/Ir0.4Sn0.6O2电极材料。运用X射线衍射(XRD)、差热分析、扫描电镜(SEM)和循环伏安法(CV)分别测试了该材料的晶体结构、表面形貌和电化学特性。结果表明:涂层的晶化温度高于... 为了得到高比电容的电极材料,采用热分解法制备了不同温度下Ti/Ir0.4Sn0.6O2电极材料。运用X射线衍射(XRD)、差热分析、扫描电镜(SEM)和循环伏安法(CV)分别测试了该材料的晶体结构、表面形貌和电化学特性。结果表明:涂层的晶化温度高于360℃。320℃退火的电极表面有很多白色小颗粒析出,其活性氧化物较多。比电容受热处理影响较大,在280℃时电容值很小,可逆性低,320℃退火的电极比电容为454 F/g。该电极随着充放电循环次数的增加,比电容增加,经过9000次循环后,比电容才开始下降,经历10000次循环充放电后的比电容为493 F/g,比未经循环时还大10%。 展开更多
关键词 电极材料 IrO2-SnO2 比电容
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铂铑热电偶材料的生产及应用 被引量:7
9
作者 李国纲 王云春 潘勇 《贵金属》 CAS CSCD 2008年第1期60-63,共4页
提出了我国目前贵金属热电偶材料的生产及应用中的一些主要技术问题,从材料的特性、生产工艺及实际应用等方面,分析和讨论了产生问题的原因及解决问题的方法。
关键词 金属材料 热电偶 铂铑合金
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Ni基电阻合金多道次热轧工艺实验模拟 被引量:3
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作者 袁晓波 张军良 +5 位作者 李中奎 郑欣 张小明 周军 付洁 张廷杰 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2005年第11期41-43,共3页
采用Gleeble-1500热模拟试验机,对Ni-Mo-Cr-Al电阻合金多道次热连轧进行了实验模拟,对变形时的变形抗力进行了测定。通过对变形后试样组织的金相观察,发现当应变速率为1s-1时,该合金组织对应变速率不甚敏感;当应变速率≥10s-1时,边缘组... 采用Gleeble-1500热模拟试验机,对Ni-Mo-Cr-Al电阻合金多道次热连轧进行了实验模拟,对变形时的变形抗力进行了测定。通过对变形后试样组织的金相观察,发现当应变速率为1s-1时,该合金组织对应变速率不甚敏感;当应变速率≥10s-1时,边缘组织容易开裂。道次变形量对合金组织及变形抗力影响较大,第四道次(总变形量≥68%)加工过程中,随着加工温度的降低,材料明显硬化。 展开更多
关键词 Ni基电阻合金 多道次热轧 热模拟
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掺N的β-FeSi_2基热电材料电学性能的研究 被引量:3
11
作者 李伟文 赵新兵 +1 位作者 周邦昌 邬震泰 《有色金属》 CSCD 2002年第3期9-11,共3页
在氮气和氩气气氛中合成Fe1 9Cr0 1 Si5 0 1Cu ,对比 β FeSi2 和掺N的 β FeSi2 基热电材料 ,进行结构分析 ,密度测量和电学性能研究。结果表明 :两者的密度分别为 3 13 85 g/cm3和 3 14 49g/cm3;在掺N的 β FeSi2 基热电材料中... 在氮气和氩气气氛中合成Fe1 9Cr0 1 Si5 0 1Cu ,对比 β FeSi2 和掺N的 β FeSi2 基热电材料 ,进行结构分析 ,密度测量和电学性能研究。结果表明 :两者的密度分别为 3 13 85 g/cm3和 3 14 49g/cm3;在掺N的 β FeSi2 基热电材料中部分过量的Si与N2 产生了反应 ,形成Si3N4 ;掺N样品的功率因子要比没掺N的大 5倍以上 ,说明N的掺入提高样品的电学性能。轻元素的掺杂 ,应是FeSi2 基热电材料的研究方向之一。 展开更多
关键词 热电材料 Β-FESI2 SI3N4 热电性能 功率因子 掺杂
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钙对Cr20Ni80电热合金热加工塑性的影响 被引量:4
12
作者 刘祖林 向乐新 +5 位作者 王春麟 宫元生 练明生 周伯楚 苏娟华 王丽 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 1996年第4期50-52,共3页
对Ni—Cr电热合金中残留钙的作用进行了研究,结果表明,含Ca0.0015%~0.0045%时,合金热加工变形塑性好,成材率高.
关键词 电热合金 热加工 塑性
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NiFeMn和NiAlMnSi报警热电偶合金材料研究 被引量:2
13
作者 潘雄 邓世平 +1 位作者 郭卫民 张平 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第8期1253-1255,1258,共4页
介绍了报警系统热电偶的技术指标要求。对研制热电偶合金的化学成分设计方法进行了比较详细的研究,研制热电偶的热电性能参数与技术指标要求进行了系统的比较、分析。完成了项目的各项研究任务。实现了该热电偶合金的国产化要求,填补了... 介绍了报警系统热电偶的技术指标要求。对研制热电偶合金的化学成分设计方法进行了比较详细的研究,研制热电偶的热电性能参数与技术指标要求进行了系统的比较、分析。完成了项目的各项研究任务。实现了该热电偶合金的国产化要求,填补了国内空白。 展开更多
关键词 热电偶 热电性能 热电极 化学成分 合金元素
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快速热压烧结法制备Bi2Te2.5Se0.5热电合金的特性分析 被引量:2
14
作者 何军锋 娄本浊 +2 位作者 尤德红 谭毅 徐永生 《热加工工艺》 北大核心 2020年第24期38-40,46,共4页
利用快速热压烧结法制备了Bi2Te2.5Se0.5热电合金。通过XRD、SEM、四点探针法以及热电材料测试仪等分析了合金试片的微观结构与热电性能。结果表明:二次热压烧结后合金内部的晶粒具有特殊的排列方向,这可增强其热电性能。经二次热压烧结... 利用快速热压烧结法制备了Bi2Te2.5Se0.5热电合金。通过XRD、SEM、四点探针法以及热电材料测试仪等分析了合金试片的微观结构与热电性能。结果表明:二次热压烧结后合金内部的晶粒具有特殊的排列方向,这可增强其热电性能。经二次热压烧结后,合金的室温电导率增至700 S/cm,塞贝克系数维持在-200μV/K左右,故其室温功率因子可增至2.9 m W/(m·K^2)。通过计算得出二次烧结后其热电优值在325~425 K时皆大于1。 展开更多
关键词 热电材料 Bi2Te2.5Se0.5合金 快速热压烧结 微观结构 热电性能
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新型电热合金Fe_3Al的研制 被引量:1
15
作者 柯见洪 涂江平 +1 位作者 吕春萍 刘茂森 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 1999年第1期48-52,共5页
通过对Fe3Al基合金的电阻率、热膨胀系数的测定及抗氧化性能、高温力学性能的研究发现,Fe3Al基合金的室温电阻率高于Ni80Cr20、0Cr25Al5合金。当温度低于900℃时,其抗氧化性能与二种对比合金相当,温度... 通过对Fe3Al基合金的电阻率、热膨胀系数的测定及抗氧化性能、高温力学性能的研究发现,Fe3Al基合金的室温电阻率高于Ni80Cr20、0Cr25Al5合金。当温度低于900℃时,其抗氧化性能与二种对比合金相当,温度大于900℃时,其抗氧化性能明显优于对比合金。高温断裂强度高于0Cr25Al5合金,而与Ni80Cr20合金相当。Fe3Al合金是一种比较理想的电热体材料。 展开更多
关键词 电热材料 FE3AL合金 电热合金 金属间化合物
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热电材料的载流子迁移率优化 被引量:12
16
作者 赵立东 王思宁 肖钰 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期1171-1183,共13页
热电材料是一种能将热能与电能直接相互转换的功能材料,其热电转换效率由材料的平均热电优值决定。高热电优值要求材料同时具有高的电传输性能和低的热导率,即“电子晶体-声子玻璃”特性。常用的能带调控和缺陷设计虽然能优化载流子有... 热电材料是一种能将热能与电能直接相互转换的功能材料,其热电转换效率由材料的平均热电优值决定。高热电优值要求材料同时具有高的电传输性能和低的热导率,即“电子晶体-声子玻璃”特性。常用的能带调控和缺陷设计虽然能优化载流子有效质量和晶格热导率,但同时会造成载流子迁移率的降低,使得材料的平均热电优值提升有限。所以,保持高的载流子迁移率是提升材料在宽温域内平均热电优值的关键。本综述总结了提高热电材料载流子迁移率的方法,包括晶体缺陷调控和热电耦合参数调控。其中,晶体缺陷调控包括制备晶体、对称性调控和微缺陷调控策略;热电耦合参数调控包括能带对齐、调制掺杂和能带锐化策略。同时讨论了这些策略在多个热电材料体系中的应用,证明以上策略可以有效平衡载流子与声子散射,协同调控载流子迁移率、有效质量和载流子浓度之间的关系,在宽温域内获得热电优值的大幅提升。概括表明,载流子迁移率优化策略是一种提升热电材料性能的有效手段,为开发高效热电材料提供了新的研究思路。 展开更多
关键词 热电材料 载流子迁移率 载流子有效质量 晶格热导率
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Pb1-xCdxSe晶体的微观结构与热电特性分析 被引量:1
17
作者 娄本浊 孙彦清 付奎 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2018年第18期82-85,88,共5页
利用垂直式布里兹曼法制备Pb1-xCdxSe系列晶体(x=0.00,0.02,0.04,0.06),并用光学显微镜、X射线衍射仪和扫描电镜分析其微观结构,且在200~300 K内讨论其电阻率(ρ)、热导率(κ)和Seebeck系数(S)等热电参量,并计算出晶体的热电优... 利用垂直式布里兹曼法制备Pb1-xCdxSe系列晶体(x=0.00,0.02,0.04,0.06),并用光学显微镜、X射线衍射仪和扫描电镜分析其微观结构,且在200~300 K内讨论其电阻率(ρ)、热导率(κ)和Seebeck系数(S)等热电参量,并计算出晶体的热电优值(ZT)。结果表明:Pb1-xCdxSe晶体为立方晶结构且为单一相,该系列晶体表面平整且为单一相;在Pb Se中掺入少量Cd原子会增加材料的电阻率与降低材料的热导率;同时能使其Seebeck系数由负值变为正值,并且当x=0时样品在281 K下具有最大的ZT值,约为0.18。 展开更多
关键词 热电材料 Pb1-xCdxSe晶体 微观结构 热电特性
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Ni-20Cr-Si和Ni-20Cr-Si-Al合金在1200℃空气中的氧化行为 被引量:6
18
作者 孙家枢 《中国腐蚀与防护学报》 CAS CSCD 1993年第1期53-58,共6页
本工作研究了Ni-20Cr-Si和Ni-20Cr-Si-Al合金在1200℃空气中的氧化行为。测定并计算了合金氧化增重与时间的函数关系及抛物线氧化速率。用XRD和SEM-EMPA分析了合金氧化膜的组成与结构。探讨了合金元素硅和铝提高Ni-20Cr合金抗高温氧化... 本工作研究了Ni-20Cr-Si和Ni-20Cr-Si-Al合金在1200℃空气中的氧化行为。测定并计算了合金氧化增重与时间的函数关系及抛物线氧化速率。用XRD和SEM-EMPA分析了合金氧化膜的组成与结构。探讨了合金元素硅和铝提高Ni-20Cr合金抗高温氧化性能的机理。 展开更多
关键词 镍铬合金 高温氧化 机理
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稀土元素对FeCrAlNbTi电热合金结构和性能的影响 被引量:1
19
作者 刘祖林 叶卫平 +2 位作者 彭光俊 宫元生 练明生 《特殊钢》 北大核心 1996年第3期7-10,共4页
研究了添加适量稀土的FeCrAlNbTi电热合金的高温性能与微观结构。结果表明,稀土等元素的微合金化及变质效应使合金晶界强化,晶粒细化,从而使合金的抗氧化性和使用寿命提高50%以上。
关键词 稀土元素 电热合金 微观结构 高温性能
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消除Fe-Cr-Al合金脆性的研究 被引量:1
20
作者 李碚 吴双霞 马如璋 《金属热处理学报》 CSCD 1992年第2期57-61,共5页
1 引言Fe-Cr-Al 合金具有极高的抗氧化性,但在900~1300℃加热后,产生严重的脆化,使这种电热合金难以在高温结构材料中得到应用。一般认为这种高温脆性是铁素体(α相)单相合金品粒长大的结果,因此无法用热处理方法消除。475℃脆性是 Fe-... 1 引言Fe-Cr-Al 合金具有极高的抗氧化性,但在900~1300℃加热后,产生严重的脆化,使这种电热合金难以在高温结构材料中得到应用。一般认为这种高温脆性是铁素体(α相)单相合金品粒长大的结果,因此无法用热处理方法消除。475℃脆性是 Fe-Cr 系等合金另一种特有的脆性,它与调幅分解产物富铬α′相的析出有关。 展开更多
关键词 铁铬铝合金 脆性 添加剂
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