Fe3Al金属间化合物一般指铝含量在25-35 at %的Fe-Al合金。在室温环境下，Fe3Al合金的空间结构为较为稳定的D03有序结构；当温度或者合金中Al的含量发生变化的时候，D03结构则会发生二级相变，逐渐转变为无序的α结构以及有序的B2结构[2]。图1-1中所示即为D03有序结构一个单位的晶胞[3]。

图1-1 D03有序结构单位晶胞

Fe-Al金属间化合物中的铝的含量则相对较高，一般能够达到35～50at%。它的结构为B2型的有序结构，如图1-2。与Fe3Al相比，Fe-Al金属间化合物有着更好的高温抗氧化和抗腐蚀性能，在室温下具有更高的强度。

图1-2  B2型有序结构单位晶胞

1.2.1  Fe3Al金属间化合物的室温脆性

Fe3Al金属间化合物具有严重的室温脆性，这一特性使得与它相关的研发生产一度处于停滞不前的状态。环境脆性（氢脆）和变形时滑移产生的反相畴界促进了裂纹扩展[4,5]，这一理论解释了D03-Fe3Al金属间化合物有着低的室温塑性的根本原因。

Liu C.T.等学者研究认为[6]，Fe3Al在室温条件下有着低的塑性可能是受到了外在环境的影响，尤其是空气中水汽的影响，空气中的水分子与材料中的Al反应生成了氢原子。原子态的氢渗入到了合金金属内部，从而导致了裂纹的产生。他们认为正是这个化学反应的过程导致了氢脆的产生。后来，科研人员在这个反应的基础上又进行了多次试验，目前普遍认为Fe3Al的室温脆性并不是由于其本身的性质所决定的，外界环境的影响才是导致室温脆性产生的根本原因。

1.2.2  Fe3Al金属间化合物的合金化

合金化能够进一步地提高Fe3Al金属间化合物的综合性能，许多专家学者研究了不同合金元素对于Fe3Al合金力学性能的影响，包括室温力学性能和高温力学性能。

McKamey等人研究了Cr元素含量对Fe3Al合金力学性能的影响，包括对合金拉伸强度、韧性以及断裂行为的影响[7]。研究发现，2~6 at. %的Cr元素的加入，使得Fe3Al合金的室温韧性从4 %提高到了8~10 %；随着韧性的提高，合金的断裂模式也从单一的穿晶解离断裂转变为沿晶和穿晶解离断裂的混合模式[7]。此外，含Cr量为2 at. %时的Fe3Al合金的拉伸强度和伸长率最高，且随着Cr含量的增加，合金的拉伸强度和伸长率逐渐降低。Yu和Sun等学者则研究了W和Mo元素对Fe3Al基合金的室温抗拉强度以及伸长率的影响[8]。研究发现，随着W和Mo元素含量的增加，Fe3Al合金的韧性逐渐降低，拉伸强度却不断增大。此外，在合金中添加含量相同的情况下，添加了 W元素的Fe3Al合金的韧性比添加Mo元素的合金的韧性降低的要少。Fe3Al合金的晶粒尺寸也因为W和Mo元素的的加入不断减小。

合金化也能够在一定程度上提高Fe3Al金属间化合物高温条件下的力学性能。Mo的加入能够提高金属间化合物的再结晶温度，除此以外，它还能够有效的提高有序转变温度，非常好的起到了固溶强化的作用[9]。Nb对Fe3Al的性能的影响要强于Mo。Mo主要以第二相的形式存在于Fe3Al合金中，这种存在方式很大程度上抑制了合金内位错的运动，并且干扰了合金中延迟回复的进行，这样一来，Fe3Al金属间化合物就比较容易获得高的蠕变性能[10]。然而，Mo、Nb等元素加入的量过多的话会影响到Fe3Al合金在室温环境下的脆性，所以此类元素的加入量一般都会控制在2%以下。

1.2.3  Fe3Al金属间化合物的摩擦学性能

材料学家对于Fe3Al的力学性能方面的研究一直都很重视，Fe3Al的室温脆性问题以及如何进一步提高它的强韧度也是众多学者重点关注的方向。然而，关于Fe3Al的摩擦学性能的研究却很少，而且主要集中在它在室温条件下或其他一般性的工作环境中的摩擦性能的研究。随着航天、航空技术的不断发展，对于材料的摩擦磨损性能的要求也越来越高，因此，对于Fe3Al金属间化合物在一些苛刻环境下（高温、真空等）的摩擦学性能的研究也就显得尤为重要。