Abstract An Fe-10Cr-2.7B-5.5Al-13Mn alloy has been fabricated by the combination of mechanical alloying (MA) and spark plasma sintering (SPS). Microstructure and phase evolution of the alloy powder and sintered specimen were investigated by using scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffractometer (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). The resultant mechanical properties were determined in Rockwell hardness and compressive strength. The corrosion behavior was tested by investigated test in 750 °C molten pure aluminum for 1 h and 4 h. Results have shown that the sintered specimen is mainly composed of Fe2AlCr intermetallic, CrFeB-type boride and Mn2B-type boride uniformly distributed in the γ matrix. The sintered specimen achieves Rockwell Hardness and compressive strength of 59.7 ± 0.2 HRC and 2823 ± 21.0 MPa at room temperature, respectively. Especially, compressive strength of the sintered specimen at 600 °C reaches 902 ± 15.5 MPa. The high hardness and compressive strength can be attributed to solid solution of Al, Cr and Mn, precipitation of CrFeB, Mn2B and Fe2AlCr in the γ-Fe matrix and nanocrystalline microstructure produced by the combine of MA and SPS. The corrosion rate of the sintered Fe-10Cr-2.7B-5.5Al-13Mn in molten aluminum is ～ 36% of that of H13. CrFeB, Mn2B and Fe2AlCr play a key role in improving the corrosion resistance of the sintered specimen in molten aluminum. They are embedded in the corrosion products (intermetallics) and act as roots to capture the intermetallics from falling off.

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放电等离子烧结Fe-10Cr-2.7B-5.5Al-13Mn合金的组织、力学性能及腐蚀行为

摘要 采用机械合金化（MA）和放电等离子烧结（SPS）相结合的方法制备了Fe-10Cr-2.7B-5.5Al-13Mn合金。通过使用扫描电子显微镜（SEM）、X 射线衍射仪（XRD）和透射电子显微镜（TEM）研究了合金粉末和烧结试样的显微组织和相演变。所得机械性能以洛氏硬度和抗压强度确定。通过在 750 °C 熔融纯铝中进行 1 小时和 4 小时的研究试验来测试腐蚀行为。结果表明，烧结试样主要由均匀分布在γ基体中的Fe2AlCr金属间化合物、CrFeB型硼化物和Mn2B型硼化物组成。烧结试样在室温下达到 59.7 ± 0.2 HRC 和 2823 ± 21.0 MPa 的洛氏硬度和抗压强度，分别。尤其是烧结试样在 600°C 下的抗压强度达到 902±15.5 MPa。高硬度和抗压强度可归因于 Al、Cr 和 Mn 的固溶，CrFeB、Mn2B 和 Fe2AlCr 在 γ-Fe 基体中的析出以及 MA 和 SPS 结合产生的纳米晶组织。烧结后的Fe-10Cr-2.7B-5.5Al-13Mn在铝液中的腐蚀率为H13的～36%。CrFeB、Mn2B 和 Fe2AlCr 对提高烧结试样在铝液中的耐腐蚀性能起到关键作用。它们嵌入腐蚀产物（金属间化合物）中并充当根部以防止金属间化合物脱落。高硬度和抗压强度可归因于 Al、Cr 和 Mn 的固溶，CrFeB、Mn2B 和 Fe2AlCr 在 γ-Fe 基体中的析出以及 MA 和 SPS 结合产生的纳米晶显微组织。烧结后的Fe-10Cr-2.7B-5.5Al-13Mn在铝液中的腐蚀率为H13的～36%。CrFeB、Mn2B 和 Fe2AlCr 对提高烧结试样在铝液中的耐腐蚀性能起到关键作用。它们嵌入腐蚀产物（金属间化合物）中并充当根部以防止金属间化合物脱落。高硬度和抗压强度可归因于 Al、Cr 和 Mn 的固溶，CrFeB、Mn2B 和 Fe2AlCr 在 γ-Fe 基体中的析出以及 MA 和 SPS 结合产生的纳米晶显微组织。烧结后的Fe-10Cr-2.7B-5.5Al-13Mn在铝液中的腐蚀率为H13的～36%。CrFeB、Mn2B 和 Fe2AlCr 对提高烧结试样在铝液中的耐腐蚀性能起到关键作用。它们嵌入腐蚀产物（金属间化合物）中并充当根部以防止金属间化合物脱落。Mn2B 和 Fe2AlCr 在提高烧结试样在铝液中的耐蚀性方面起着关键作用。它们嵌入腐蚀产物（金属间化合物）中并充当根部以防止金属间化合物脱落。Mn2B 和 Fe2AlCr 在提高烧结试样在铝液中的耐蚀性方面起着关键作用。它们嵌入腐蚀产物（金属间化合物）中并充当根部以防止金属间化合物脱落。