本文回顾了Al-Fe合金国内外研究现状,在前人的研究基础上创新地提出了等离子喷注技术用于制备Al-Fe合金,通过Fe/Al化学体系热力学及动力学的计算,论证了该方法的理论可行性,并在实验中得以验证。针对Fe含量、铝液温度、工作电流等实验参数的影响进行研究,探索其影响规律;通过合金化元素Ni的添加以改善Al-Fe合金组织、提高合金性能;进行热处理实验,对材料进一步处理,并分析其热稳定性。研究结果表明,等离子喷注法利用原位反应生成Al₃Fe合金相,Al₃Fe存在着多边形与细针状两种形态,多边形Al₃Fe由Fe粉与铝液原位反应生成,细针状Al₃Fe由溶解的Fe在凝固时析出生成。Al₃Fe在合金中的体积分数与Fe含量直接相关,Fe含量越高,Al₃Fe体积分数越高,同时使得合金密度、硬度、抗拉强度上升,但Fe含量越高,合金的延伸率越低,并且由于合金液粘度提高而较易产生气孔。铝液温度对合金组织及力学性能有较大的影响,铝液温度越高,Al₃Fe越粗大、且越易趋向长针状生长,从而导致合金力学性能严重下降,对于Al-10%Fe合金,铝液温度在800℃以下时,Al₃Fe颗粒尺寸较小,合金性能较好。工作电流在球化、加热、加速Fe粉方面有有益效果,能促进Fe粉与铝液的反应,但工作电流过高时,将导致Fe粉与铝液的实际反应温度过高,从而增加Al₃Fe长针状的趋势,对于Al-10%Fe合金,工作电流在200A³00A之间时较为适宜。Ni元素对于改善合金组织、提高合金性能上有不错的效果。研究发现,Ni的加入将生成Al₉FeNi,从而抑制细针状Al₃Fe的生成并减少多边形Al₃Fe的尖角部分、细化多边形Al₃Fe颗粒。分析认为,Ni元素的细化机理在于其将与部分溶解于铝液中的Fe一同析出,由于Ni元素占据了Fe的位置,使得Al₃Fe的针状生长方式受阻,因此,Al₃Fe来不及长成针状便凝固下来,从而生成细颗粒态Al₃Fe。但过多的Ni含量将导致Al₉FeNi组织变为粗大,对于Al-10%Fe合金,Ni元素含量最好控制在2%以下。均匀化退火能减少细针状Al₃Fe的含量,在提升Al-Fe合金延伸率上有不错的效果,但会引起合金力学性能的轻微下降,下降原因与合金晶粒的长大有一定的联系。热稳定性实验表明,Al-Fe合金有着较强的热稳定性,材料经640℃的长时间高温退火后,Al₃Fe长大的幅度依然较小,并未呈长针状生长,并且Ni元素的加入能进一步提高材料的热稳定性,这与Ni元素形成的细小弥散相有一定的关系。