Fe-Al 계의 전이금속 화합물은 구조적 안정성과 자성에 대한 이견이 많은 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 B2, $L1_2$, 및 $D0_3$ 구조를 갖는 Fe-Al 계 화합물의 자성과 원자구조의 상관관계를 논의하기 위해 전전자 총퍼텐셜선형보강평면파(all-electron fullpotential linearized augmented plane wave; FLAPW) 방법을 이용하여 일반기울기 근사(generalized gradient approximation; GGA) 하에서 계산하였다. 고려한 모든 구조에서 강자성이 비자성에 비해 안정한 것으로 계산되었다. Fe 원자의 계산된 스핀 자기모멘트는 B2, $L1_2$ 구조에서 각각 0.771 ${\mu}_B$, 2.373 ${\mu}_B$의 값을 얻었고, $D0_3$ 구조의 Fe(I) 및 Fe(II) 원자들은 각각 2.409 ${\mu}_B$, 1.911 ${\mu}_B$로 계산 되었다. $Fe_3Al$의 같은 조성을 갖는 $L1_2$와 $D0_3$ 구조간의 안정성을 조사하기 위하여 형성 엔탈피 계산을 통해 강자성 상태에서 16 meV/atom의 에너지 차이로 $D0_3$ 구조가 $L1_2$ 구조보다 더 안정함을 확인하였다. 이 결과는 실험연구와 잘 일치하며, 원자구조와 전자구조의 분석을 통해 구조적 안정성과 자성에 대해 이해하였다.
Optical microstructures and mechanical properties of Na gas atomized Al-20Si-5Fe alloying powder and its hot extrudates were studied on 3 different types of powder size distribution. This powder showed the size distribution of 10~210 $\mu\textrm{m}$. Also the microstructures of $\alpha$-Al, primary and eutectic Si and needle shaped intermetallic compounds were observed by optical microscope. These needle shaped intermetallic compounds were identified as ${\delta}Al_4FeSi_2$- by XRD and EDX analysis. The ultimate tensile strength(UTS) of these alloy extrudates was increased from 324 to 390 MPa with decreasing powder size range from 120~210 $\mu\textrm{m}$ to 10~64 $\mu\textrm{m}$. A value of Micro-vic-kers hardness was simillar to the result of UTS. These extrudates showed better wear resistance than those of Al-20Si-2X(X : Ni, Cr, Zr), although they are insensitive to the size distribution. These results indicate that the presentation of ${\delta}Al_4FeSi_2$ intermetallic compounds contributed to the wear resistance improvement.
Fe-Cr-Al and Fe-Cr-Al-Hf alloys prepared either by arc melting or by single roll casting(melt spinning) were exposed to air isothermally at 900~$1100^{\circ}C$. Whisker-like alumina was observed on the surface of the specimens when oxidized at $900^{\circ}C$, but convoluted alumina above $1000^{\circ}C$. All the Hf-free specimens and Hf-added specimens produced by single roll casting formed only external scale mainly composed of $Al_2O_3$ after oxidation at 900~$1100^{\circ}C$ for 100 hours, but Hf-added specimen produced by arc melting formed Hf-rich internal oxides below the thin external $Al_2O_3$ scale except at $900^{\circ}C$. Most of the rapidly solidified Fe-Cr-Al alloys showed smaller weight gains than conventionally casted ones besides Hf-added one oxidized at $1100^{\circ}C$.
Arc-melted Ti-6Al-4V, Ti-4Fe and Ti-(1,2) Si alloys were oxidized at 700, 800, 900 and $1000^{\circ}C$ in air. The oxidation resistance of Ti-4Fe was comparable to that of Ti-6Al-4V, while the oxidation resistance of Ti-(1,2) Si was superior to that of Ti-6Al-4V. Ti-2Si displayed the best oxidation resistance among the four alloys, but failed after oxidation at $1000^{\circ}C$ for 17h. The oxide scale formed on Ti-6Al-4V, Ti-4Fe and Ti-(1,2)Si consisted of ($TiO_2$ and a small amount of $Al_2$$O_3$), ($TiO_2$ and a small amount of dissolved iron), and ($TiO_2$ plus a small concentration of amorphous $SiO_2$), respectively. The oxide grains of the surface scale of the four alloys were generally fine and round.
The magnetism and electronic structure of bcc $Al_1Fe_{26}$ was investigated by means of first-principles calculations with and without spin-orbit coupling (SOC). From the calculated total energy, the SOC corrected system is shown to be approximately 5 meV per atom lower than the SOC uncorrected system. The induced spin magnetic moment at the Al site was -0.125 ${\mu}_B$ without SOC and -0.124 ${\mu}_B$ with SOC. The orbital magnetic moments were calculated to be 0.002 ${\mu}_B$ in [$\overline{1}$00] direction for Al. The electronic structures showed the nearest neighbor antiferromagnetic interaction between Fe and Al to be essential for determining the magnetism of the $Al_1Fe_{26}$ system.
Al-Fe-V-Si alloys reinforced with SiC particles were prepared by multi-layer spray deposition technique. Both microstructures and mechanical properties including hardness and tensile properties development during hot exposure process of Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si, Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si/15 vol% $SiC_P$ and Al-10.0Fe-1.3V-2Si/15 vol% $SiC_P$ were investigated. The experimental results showed that an amorphous interface of about 3 nm in thickness formed between SiC particles and the matrix. SiC particles injected silicon into the matrix; thus an elevated silicon concentration was found around $\alpha-Al_{12}(Fe,\;V)_3Si$ dispersoids, which subsequently inhibited the coarsening and decomposition of $\alpha-Al_{12}(Fe,\;V)_3Si$ dispersoids and enhanced the thermostability of the alloy matrix. Moreover, the thermostability of microstructure and mechanical properties of Al-10.0Fe-1.3V-2Si/15 vol% $SiC_P$ are of higher quality than those of Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si/15 vol% $SiC_P$.
The porous metals are known as relatively excellent characteristic such as large surface area, light, lower heat capacity, high toughness and permeability. The Fe-Cr-Al alloys have high corrosion resistance, heat resistance and chemical stability for high temperature applications. And then many researches are developed the Fe-Cr-Al porous metals for exhaust gas filter, hydrogen reformer catalyst support and chemical filter. In this study, the Fe-Cr-Al porous metals are developed with Fe-22Cr-6Al(wt) powder using powder compaction method. The mean size of Fe-22Cr-6Al(wt) powders is about $42.69{\mu}m$. In order to control pore size and porosity, Fe-Cr-Al powders are sintered at $1200{\sim}1450^{\circ}C$ and different sintering maintenance as 1~4 hours. The powders are pressed on disk shapes of 3 mm thickness using uniaxial press machine and sintered in high vacuum condition. The pore properties are evaluated using capillary flow porometer. As sintering temperature increased, relative density is increased from 73% to 96% and porosity, pore size are decreased from 27 to 3.3%, from 3.1 to $1.8{\mu}m$ respectively. When the sintering time is increased, the relative density is also increased from 76.5% to 84.7% and porosity, pore size are decreased from 23.5% to 15.3%, from 2.7 to $2.08{\mu}m$ respectively.
The purposes of this study were to investigate the microstructural changes in alloy ribbons of Al-Fe-Mo-Si quarternary system at $450{\sim}500^{\circ}C$, and to study the coarsening mechanism of fine precipitates. Using the hot stage in TEM, in situ microstructural changes in Al-4Fe-0.5Mo-1.5Si alloy ribbon and Al-8Fe-2Mo-1.5Si alloy ribbon have been examined successively up to 60 hours at $450^{\circ}C$ and $500^{\circ}C$. Cell structure in zone B of Al-4Fe-0.5Mo-1.5Si alloy ribbon was observed to collapse even in 10 minutes by in-situ heating at $450^{\circ}C$ and the size of precipitates in zone B increased twice in 60 hours. The precipitates in zone A of Al-4Fe-0.5Mo-1.5Si alloy ribbon showed slower coarsening rate than those in zone B by in-situ heating at $450^{\circ}C$. The precipitates in zone A of Al-8Fe-2Mo-1.5Si alloy ribbon increased 50% by in-situ heating at $500^{\circ}C$ in 50 hours compared to the initial precipitates while any microstructual change in zone B was not observed by in-situ heating at $500^{\circ}C$ up to 50 hours. Only the precipitates in zone A of Al-4Fe-0.5Mo-1.5Si alloy ribbon satisfied $r^3{\propto}t$ relationship of coarsening mechanism.
Dense $5Cu_{0.6}Fe_{0.4}-Al_2O_3$ composite was consolidated from mechanically synthesized powders by pulsed current activated sintering method within 1 min. $5Cu_{0.6}Fe_{0.4}-Al_2O_3$ powder was synthesized from 3CuO and 2FeAI using the high energy ball milling. Dense $5Cu_{0.6}Fe_{0.4}-Al_2O_3$ with relative density of up to 95% was produced under simultaneous application of a 80 MPa pressure and the pulsed current. Mechanical properties and grain size of the composite were investigated.
In this paper, a durability study is presented to enhance the mechanical properties of an Fe-Si-Al powder-based magnetic core, through the addition of graphite. The compressive properties of Fe-Si-Al-graphite powder mixtures are explored using discrete element method (DEM), and a powder compaction experiment is performed under identical conditions to verify the reliability of the DEM analysis. Important parameters for powder compaction of Fe-Si-Al-graphite powder mixtures are identified. The compressibility of the powders is observed to increase as the amount of graphite mixture increases and as the size of the graphite powders decreases. In addition, the compaction properties of the Fe-Si-Al-graphite powder mixtures are further explored by analyzing the transmissibility of stress between the top and bottom punches as well as the distribution of the compressive force. The application of graphite powders is confirmed to result in improved stress transmission and compressive force distribution, by 24% and 51%, respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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