电场作用下Fe含量对Fe-Ti-C体系低温燃烧合成的影响

采用Gleeble-1500D热模拟机,对电场作用下Fe含量对Fe-Ti-C体系低温燃烧合成过程和产物显微结构特征的影响进行了研究。结果表明:在电场和大热流密度作用下,体系的点火温度可以大幅降低;Fe含量越高,其对体系低温燃烧合成过程的影响越大。随Fe含量增加,体系点火温度升高,点火延迟时间缩短,所达到的最高温度也升高;与高温燃烧合成类似,低温燃烧合成的产物由TiC,Fe,少量Fe_2Ti组成;当Fe含量为45％时(质量百分数,下同),产物中的TiC量最多,且颗粒细小。

Fe-Ti-C熔体中TiC颗粒的原位合成及长大过程研究

本文研究了Fe－Ti－C合金熔体中原位TiC颗粒的形成过程，结果表明：在合金熔体的等温过程中，Ti和C原子首先不断反应合成TiC颗粒，直至生成的TiC与熔体达到平衡；然后，TiC颗粒按照小颗粒不断溶解、大颗粒相应粗化的模式而长大其中，TiC颗粒的合成过程又可进一步分为TiC晶核的形成和长大两个阶段，形核阶段越长，熔体中TiC颗粒的数目越多．尺寸越小，而当TiC的合成反应平衡后、如继续延长等温时间，则熔体中TiC颗粒的尺寸增加。

Fe-Ti-C熔体在大气条件下原位合成TiC_P/Fe复合材料的研究

为了在大气条件下利用 Fe- Ti- C熔体中 Ti C的合成反应制备原位 (in situ) Ti CP/Fe复合材料 ,研究了三种覆盖剂对熔体中 Ti元素氧化烧损率的影响 ,并分析了所得复合材料的组织和性能。结果表明 :采用所开发的混合盐型覆盖剂能在大气条件下制备出原位 Ti CP/Fe复合材料 ,且原位合成的 Ti C颗粒尺寸细小、分布均匀 ,从而使制备的复合材料特别是经淬火处理后的复合材料具有较高的力学性能。

Fe-Ti-C系燃烧合成反应的热力学分析

利用相图计算技术（ＣＡＬＰＨＡＤ）对Ｆｅ－Ｔｉ－Ｃ燃烧合成反应体系进行热力学分析，着重研究Ｆｅ含量和Ｃ／Ｔｉ原子比对体系绝热燃烧温度Ｔａｄ和平衡相组成的影响．研究结果表明，Ｆｅ含量对 Ｆｅ－Ｔｉ－Ｃ三元系的平衡相组成影响不大，但对绝热燃烧温度的影响非常大．当保持Ｃ／Ｔｉ原子比接近１．０时，不管Ｆｅ含量如何变化；在２９８Ｋ下均会得到理想的平衡相组织ＴｉＣ＋Ｆｅ 随Ｆｅ含量增加，体系的绝热燃烧温度大致呈线性降低．Ｆｅ－Ｔｉ－Ｃ体系发生ＳＨＳ反应的热力学条件之一（Ｔａｄ＞１８００Ｋ）是Ｆｅ＜５５ｗｔ％．而 Ｃ／Ｔｉ原子比对绝热燃烧温度的影响比较小，但对平衡相组成影响非常大，主要表现在两个方面：①石墨相的析出温度不同．随Ｃ／Ｔｉ原子比降低，析出温度也随之降低．②在各温区石墨相的含量不同．当 Ｃ／Ｔｉ在１．０～１．４变化时，石墨相含量在低温区由１％提高到１６％．

电场作用下压力对Fe-Ti-C体系低温燃烧合成的影响

采用Gleeble1500D热模拟机,对电场作用下压力对55%(wt)(Ti+C)-45%(wt)Fe体系低温燃烧合成过程和产物显微结构特征的影响进行研究。结果表明,在电场和大热流密度作用下,体系的点火温度可以大幅降低,当压力为0～6MPa时,点火温度在310～464℃范围内。压力对体系的低温燃烧合成有较大影响,在加热过程中施加一较小的压力,不仅可以降低点火温度,还能获得细小的TiC颗粒;而过高的压力将会导致点火温度的提高,且所获得的TiC颗粒有所增大。压力对体系点火延迟时间的影响规律与点火温度相同,而对体系所达到的最高温度影响相对较小;但压力对燃烧合成产物的相组成影响不大,都由Fe、TiC和少量Fe2Ti组成。

预设加热温度对Fe-Ti-C系低温燃烧合成的影响及燃烧合成机理探讨

采用Gleeble-1500D热模拟试验仪,就预设加热温度对55w%(Ti+C)+45w%Fe压坯在大热流密度条件下燃烧合成过程的影响进行了研究。结果表明:在各预设加热温度条件下,体系的反应起始温度均在400℃以下,且随预设加热温度的升高,体系燃烧反应起始温度下降。同时讨论了在电场作用下体系燃烧合成的机理。认为:由于粉末压坯结构的不连续性,外加电场将对其产生能量有特有贡献,导致在低温条件下压坯获得巨大的能量而发生反应。

电场诱导Fe-Ti-C系燃烧合成:电流对合成产物的影响

采用Gleeble-1500D热模拟试验机,利用电场诱导Fe-Ti-C体系发生燃烧合成反应,并研究了外加电流对合成产物的影响。对产物进行了X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等分析。结果表明:产物中均存在TiC相,而少量的Fe2Ti相仅存在于特定的阶段;随着外加电流的增加,颗粒的平均尺寸也发生不同程度的减小。外加电场能够促进反应物粒子的固相扩散和形核长大,并最终影响合成产物的物相组成和颗粒尺寸。

电场诱导Fe-Ti-C体系低温燃烧合成显微组织演变

采用Gleeble-1500D热模拟机,通过对质量分数55%(Ti+C)-45%Fe粉末压坯分别升温至250～800℃的解析实验,研究Fe-Ti-C体系在电场诱导下低温燃烧合成的显微组织演变。结果表明:在电场和大热流密度的共同作用下,体系的点火温度可大幅降低。当加热温度在250～350℃之间,体系虽未发生化学反应,但显微结构在一定程度随温度而发生变化;当加热温度在350～470℃范围内,体系被点燃发生“热爆”现象,而在燃烧合成反应前期,合成TiC的反应优先发生;当加热温度提高到470～670℃,合成TiC反应发生的同时还伴随有合成Fe2Ti的反应;然而随加热温度进一步提高到670～800℃,Fe2Ti会发生部分分解,进而使得合成TiC的反应继续进行。当温度达到800℃左右,该合成反应全部完成,产物由Fe、TiC和少量Fe2Ti组成。此外,通过合成反应所得呈圆球状、细小的TiC颗粒均匀地分布在Fe基体中,且随加热温度的提高而有所长大。

工艺参数对电场诱导Fe-Ti-C系燃烧合成的影响

采用G1eeble热模拟机,利用电场诱导Fe-Ti-C系燃烧合成,针对保温过程和压力对体系燃烧合成的影响进行了探讨。对体系燃烧合成过程的温度场和合成产物进行了分析,结果表明:电场作用可降低体系的点火温度,200℃保温压坯的点火温度及所达到的最高温度都比相对应的未保温压坯的高,未保温压坯的合成产物由TiC,Fe和Fe2Ti组成,而保温压坯的合成产物主要由TiC和Fe组成,经过200℃保温的合成产物中TiC颗粒比未保温的要小一些。在加热过程中对压坯施加一较小的压力不仅可以降低点火温度,还能获得细小的TiC颗粒,但压力对合成产物的组成影响不大,都由Fe,TiC和少量Fe2Ti组成。

反应等离子喷涂Fe-Ti-C复合粉末制备金属陶瓷涂层的组织形成机理

以蔗糖为碳的前驱体、TiFe粉为原料制备Fe-Ti-C系反应热喷涂复合粉末,通过等离子喷涂沉积TiC/Fe金属陶瓷涂层,利用"淬熄试验"研究涂层组织形成机理。采用XRD和SEM分析喷涂粉末、涂层以及淬熄粒子的组织结构。结果表明:每个复合粉末团粒构成独立的反应单元,在喷涂飞行过程中首先出现Ti-Fe液相,然后整个团粒发生球化;熔化的团粒内部生成大量细小TiC颗粒,表层有少量TiC聚集,与基板碰撞后形成复合强化片层与TiC聚集片层交替叠加的涂层结构;随飞行距离增大,团粒外部TiC聚集层增厚,内部TiC颗粒减少,碰撞扁平化程度降低;最终涂层由TiC和Fe两相组成,大量亚微米级TiC颗粒呈内晶型均匀分布于Fe基体中。

电场诱导Fe-Ti-C体系燃烧合成数学模型及机理研究

在前期实验结果的基础上,基于能量守恒定律,建立数学模型,得出Fe-Ti-C体系燃烧合成时转化率随反应时间转变关系曲线,发现电场作用下Fe-Ti-C体系燃烧合成符合金斯特林格扩散模型,得出了Fe-Ti-C体系燃烧合成反应机理。

Cr-Fe-Ti-C系反应火焰喷涂研究

采用钛铁、石墨、铁粉和高碳铬铁为原料 ,利用反应火焰喷涂技术制备了Cr Fe Ti C系涂层。研究结果表明 ,在喷涂过程中合成了TiC ,涂层主要由TiC、(Cr,Fe) 7C3 硬质相和Fe组成。SRV磨损试验表明 ,由于涂层中含有 (Cr,Fe) 7C3 及合成的TiC硬质相 ,因此涂层具有良好的耐磨性能 ;涂层的磨损机理为粘着磨损和硬质相的剥落 ,但主要是粘着磨损。由于 (Cr,Fe) 7C3 需要Ti C之间的反应放热补充热量才能使其完全熔化 。

Fe-Ti-C系粉末压坯的电导性研究

通过对Fe-Ti-C三元粉末混合物压坯的加压成形过程的研究,分析了影响粉末压坯电导性的因素。实验表明:压坯的电阻率与其孔隙率呈近似的线性关系变化,且随孔隙率的增大而增加。当压坯经1250℃烧结后,其电导性的变化和体积的变化符合Kirkendall效应。

Fe-Ti-C-Al体系中二元相的原位生成热力学计算

用溶液热力学方法研究了在1 400～1 600℃温度范围内,Ti、C、Al等元素对Fe-Ti-C-Al体系的影响。计算结果表明,在1 600℃时,TiC能在Fe溶液中直接反应生成,并且Al能促进各反应生成吉布斯自由能变的降低。在1 400～1 600℃温度范围内,Ti含量的增加能促进Ti Al3和Fe2Ti的降低,Fe3C的升高;C含量的增加能够促进Fe3C、TiC和Ti Al3的降低;此外,过量的C能促进Fe2Ti的升高。

预设升温速度对电场作用下Fe-Ti-C体系燃烧合成的影响

采用Gleeble-1500D热模拟机,研究电场作用下预设升温速度对55wt%(Ti+C)-45wt%Fe体系在从室温加热至800℃过程中燃烧合成的影响,结果表明:预设升温速度对体系燃烧合成有较大影响,当预设升温速度为5℃/s时,不能实现燃烧合成;而在10～1500℃/s范围内,体系能实现燃烧合成,且点火温度大幅度降低,在336～742℃之间;随预设升温速度提高,点火温度降低,点火延迟时间缩短;合成产物主要由TiC、Fe和少量C组成,且随预设升温速度提高,TiC颗粒变小,并出现少量Fe2 Ti,但较低和过高的预设升温速度的合成产物中不会出现Fe2Ti.

电场作用下保温过程对Fe-Ti-C体系低温燃烧合成的影响

采用Gleeble-1500D热模拟机,在电场作用下,研究保温过程对几种工艺条件下Fe-Ti-C体系压坯低温燃烧合成过程的影响。结果表明:在电场和大热流密度的共同作用下,体系的点火温度得到大幅度降低,且随工艺条件的不同在390～570℃范围内变化;200℃保温2min过程对体系的低温燃烧合成过程有较大的影响,即200℃保温压坯的点火温度和实际所达到的最高温度均高于相应的未保温压坯。合成产物的XRD结果表明:200℃保温压坯的合成产物由TiC和Fe组成,而未保温压坯的合成产物中除了TiC和Fe外,还残留有少量Fe2Ti相。

电场作用下压坯密度对Fe-Ti-C体系低温燃烧合成的影响

采用Gleeble-1500D热模拟机,在电场和大热流密度作用下,研究压坯密度对55%(Ti+C)-45%Fe(质量分数)粉末压坯低温燃烧合成过程的影响.结果表明:当压坯密度在68%～78%范围内,体系的点火温度在340℃～650℃之间;随压坯密度提高,体系点火温度降低,点火延迟时间缩短,所达到的最高温度也降低.同时,合成产物的XRD结果表明:较低密度压坯的合成反应进行完全,而过高的压坯密度会导致合成反应的不完全性.

Fe-Ti-C系反应等离子喷涂粉末制备工艺比较

通过对用前驱体热分解/破碎法和喷雾干燥/前驱体热分解工艺(SD/PP)制备3种反应热喷涂粉末及TiC-Fe复合涂层进行检验证明用喷雾干燥/前驱体热分解(SD/PP)工艺球形粉末制备的涂层具有良好的耐磨性能和综合性能。

含Cr量对等离子堆焊Fe-Cr-Ti-C合金组织与性能的影响

为获得高硬度的铁基堆焊合金,设计开发了多种不同Cr质量分数的Fe-Cr-Ti-C合金粉末,采用等离子堆焊技术在碳钢基体上制备相应堆焊层.通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和显微硬度计对不同Cr质量分数Fe-Cr-Ti-C合金的显微组织、物相组成和显微硬度进行分析.结果表明:Fe-Cr-Ti-C合金堆焊层组织由奥氏体(γ)、马氏体(M)、M_(7)C_(3)和TiC组成,堆焊层中随着Cr质量分数的提高,马氏体基体组织数量先增大后减小,M_(7)C_(3)数量逐渐增多,且形态由断续网状转变为初生六边形,TiC呈开花状或块状;堆焊层侧面显微硬度呈梯度分布,随着Cr质量分数的增加,堆焊层表层的硬度值不断提高,Cr质量分数为15.0%时其硬度达到最佳值,合金堆焊层顶端显微硬度平均值最高,达到HV 0.21186.

原料组份、粒度对Ti-C-Fe体系自蔓延高温合成的影响

本文探讨了Fe含量、碳源及Ti、C颗粒大小对Ti－C－Fe体系自蔓延高温合成过程及产物结构特征的影响．结果表明：Fe含量增高，燃烧温度降低，产物颗粒变细，而燃烧波速度在10wt％Fe时出现极大值，反映了Fe液相的作用．石墨作碳源燃烧合成的TiC更接近于化学计量的TiC，且TiC颗粒较粗，燃烧温度、燃烧波速度均较高，反映了碳源结构差异对燃烧合成的影响．Ti、C颗粒越细，越有利燃烧反应合成．随着Fe含量增高，Ti－C－Fe体系燃烧方式由稳态变为振荡式及螺旋式燃烧．Fe含量＞60wt％；反应则不能自持．