Al_(2)O_(3)纤维增强TiAl基复合材料的界面反应

采用电火花等离子烧结(SPS)制备Al_(2)O_(3)短纤维(含28%(体积分数)SiO_(2))增强Ti Al基复合材料。通过热力学和动力学分析,阐明界面反应机理。基体与Al_(2)O_(3)纤维的界面相为Ti_(5)Si_(3),该相主要来源于TiAl基体中的Ti元素和Al_(2)O_(3)纤维中的Si元素。TiAl基体与Al_(2)O_(3)纤维的界面反应激活能为285.1kJ/mol。此外,由于界面反应过程中Ti元素的消耗,界面周围的基体由γ-TiAl相组成。在热处理态Al_(2)O_(3)纤维和烧结态复合材料中,γ-Al_(2)O_(3)与非晶态SiO_(2)相发生化学反应,形成莫来石相。

AlTi5B中间合金中TiAl_3形态形成规律的研究

对ＡｌＴｉ５Ｂ中间合金中ＴｉＡｌ３化合物的形成规律进行了系统研究，揭示了熔炼温度、结晶速度与ＴｉＡｌ３晶体形态和尺寸的关系，并按照熔炼温度、结晶速度与ＴｉＡｌ３形态及性质的相互关系依次划分为五个区。

TiAl_3在铝熔体中结构遗传的动力学研究

对ＴｉＡｌ３晶体在铝熔体中结构遗传的动力学过程进行了研究，针对ＴｉＡｌ３晶体的３种不同形态分别建立了各自的结构遗传动力学模型，并对该晶体在铝熔体中的存活时间进行了定量分析。结果表明：ＴｉＡｌ３晶体的存活时间与其形态有关：棒状形态最稳定，球状最不稳定，板片状介于两者之间；且与原始Ｔｉ浓度和熔体温度有关。

燃烧合成TiAl_3化学反应动力学研究

用Friedman法研究了非等温DSC条件下燃烧合成反应Ti+3Al→TiAl3的复杂反应动力学.该合成反应并非单步合成反应,而是有中间相TiAl出现的多步反应.它包含三个子过程,其激活能分别为109,175和89kJ/mol.控制反应速度的这三个过程分别对应反应初期的Ti（固）和Al（液）间的直接反应、中期的Ti-Al扩散偶中Al通过TiAl3层的扩散以及反应后期的TiAl-Al扩散偶中Al通过TiAl3层的扩散.

惰性气体雾化法制备TiAl_3粉末的特性

采用惰性气体雾化法制备TiAl_3粉末,并通过激光粒度分析仪、扫描电镜、X射线衍射仪等研究TiAl_3粉末的粒度分布、表面形貌及物相结构。结果表明:粉末中值粒径(d_(50))为62.23μm,微分分布曲线呈单峰且近似于正态分布,这是因为高雾化压力有利于熔滴的二次破碎;大部分粉末颗粒呈球形或近球形,粉末表面相对较为粗糙,这是由于TiAl_3熔液粘度较大所致;粉末的物相结构主要是TiAl_3相和少许Ti_2Al_5相,雾化过程中较高的冷却速率抑制Ti_2Al_5向TiAl_3相进行包晶转变。

AlTi中间合金中TiAl_3形态及对细化效果的影响

通过对比试验发现；不同TiAl3形态的AlTi中间合金具有不同的细化效果，借助SEM和XRD等手段对AlTi中间合金进行了分析对比，探讨了TiAl3形态对细化效果的影响。实验结果表明：利用快速凝固技术制备的该中间合金，其TiAl3化合物细小，具有最佳的细化效果。

AlTiB中间合金中TiAl_3形态的遗传与变异

对两种ＴｉＡｌ３形态的ＡｌＴｉＢ中间合金的重熔试验表明：ＴｉＡｌ３晶体形态在１０００℃以下有明显遗传性；过热至１１００℃时ＴｉＡｌ３晶体形态发生变异，原先为块状的ＴｉＡｌ３晶体转变为针片状，原先为针片状的ＴｉＡｌ３晶体则变厚变短，有转化为块状的倾向。

TiAl_3对TiC粒子在铝熔体中沉淀特性的影响机理

采用金相显微镜(MEF3)、电子探针(EPMA)等研究TiC和TiAl3细化工业纯铝时TiAl3的存在对TiC在铝熔体中沉淀特性的影响规律,分析其影响机制。结果表明:TiC在铝熔体中单独存在时沉淀速率快,在较短时间保温后,大量TiC发生沉淀,从而限制其异质形核作用;当TiC和TiAl3在铝熔体中共同存在时,TiC沉淀速率变缓,在较长时间保温后,只有少量TiC发生沉淀,表现出较强形核能力和抗晶粒细化衰退能力。其影响机理是:TiAl3在铝熔体中增大了TiC粒子的沉降阻力,使得TiC粒子沉降速率变缓而在凝固时成为α(Al)的异质形核质点。Al-Ti-C合金细化作用衰减是由TiC发生沉淀引起。

热爆合成TiAl_3临界温度判据的DSC研究

以Ｔｉ－７５％Ａｌ热爆合成体系为对象，研究了一种基于热爆炸理论的热爆临界温度（θ＇ｉｇｎ）ＤＳＣ判据在材料热爆合成领域中应用的可能性．采用该判据得到 Ｔｉ－７５％Ａｌ体系在不同加热速率下的θ＇ｉｇｎ，并结合多元线性回归法预测该体系等温热爆临界温度为 ７２８．９ ℃，与由等温 ＤＳＣ观察获得的 ７４０——７４０ ℃的结果非常接近。

ECAP工艺对TiAl_3-P/Al复合材料组织的影响

利用透射电子显微镜和光学显微镜研究了窀温下1～8道次等通道角挤压（ECAP）3工艺对TiAl3-P／Al复合材料组织的影响。结果表明，在ECAP挤压初期Al基体中的位错密度很高，在2道次后急剧降低；组织中位错墙比例在开始也呈现升高的趋势，随着应变量的增加，逐渐向小角度晶界转变；小角度晶界的出现比位错墙晚，晶内小角度晶界的比例变化趋势也是一个先增加后降低的过程，最终转变为大角晶界。ECAP过程中，TiAl3颗粒对Al基体组织变化的作用不明显。ECAP变形有效破碎了较大尺寸的TiAl3颗粒并改善了TiAl3颗粒在Al基体中分布的均匀度。板条状TiAl3在ECAP变形中不仅发生了脆性断裂，还发生了孪生变形，与基体金属的变形相互协调，使少量大尺寸TiAl3颗粒保留下来。

Ti-Al-C体系中添加TiAl_3对燃烧合成Ti_3AlC_2粉体的影响

以单质粉末Ti,Al和碳黑为原料,按Ti_3AlC_2化学计量比配料,燃烧产物主要物相是TiC,只能得到少量Ti_3AlC_2相,但在保持原料配比不变的情况下,在反应物原料中添加金属间化合物TiAl_3(质量分数为0-23.5％),燃烧产物中Ti_3AlC_2的含量随添加TiAl_3量的增加而显著增多,成为燃烧产物的主要物相,从热力学和动力学的角度探讨了TiAl_3对燃烧合成Ti_3AlC_2的影响机理。

TiAl_3对燃烧合成Ti_3AlC的影响

以单质粉末Ti，Al和碳黑为原料，研究了添加金属间化合物TiAl3对燃烧合成Ti3AlC的影响。实验结果表明，仅以单质粉末Ti，Al和碳黑为原料，按Ti3AlC化学计量比配料，燃烧产物主要物相是Ti2AlC和TiC，无Ti3AlC。但在保持原料配比不变的情况下，在反应物原料中添加金属间化合物TiAl3（0～23．5％，质量分数）后，可得到Ti3AlC相物质，其含量随TiAl3的增加而显著增多，成为燃烧产物的主要物相之一。从动力学和热力学角度探讨了TiAl3对燃烧合成Ti3AlC的影响机理。

液相接触法生成 TiAl_3 晶须的机理分析

在分析液相接触反应生成ＴｉＢ２颗粒机制时，发现反应块表面存在一些ＴｉＡｌ３晶须本文用ＳＥＭ分析了反应温度对ＴｉＡｌ３晶须形貌的影响，讨论了ＴｉＡｌ３晶须的生长机理结果表明：ＴｉＡｌ３晶须的长径比随反应温度升高而减少；ＴｉＡｌ３晶须的生长机理为ＶＬＳ机制，但在晶须生长过程中触媒液滴里的Ｔｉ参与了反应。

(TiB_2+TiAl_3)/AlSi_6Cu_4复合材料的研究

利用K2 TiF6 +KBF4混合盐和AlSi6 Cu4熔体反应可以制备TiB2 +TiAl3颗粒增强AlSi6 Cu4基复合材料。通过XRD和SEM等仪器对复合材料的凝固组织和力学性能进行了研究 ,随K2 TiF6 和KBF4混合盐加入量的增加 ,原位反应生成的颗粒尺寸减小 ,分布更均匀 ;所得到的AlSi6 Cu4复合材料的强度比AlSi6 Cu4基体明显提高。

Al_2O_3/TiAl复合材料的原位合成及反应机制的研究

利用Al-Ti-TiO2体系的放热反应,原位合成了Al2O3/TiAl复合材料。借助示差热分析法探讨了体系的反应机制,采用XRD、SEM和OM分析了复合材料的相组成及显微组织。结果表明,原位合成Al2O3/TiAl复合材料由TiAl、Ti3Al和Al2O3相组成,Al2O3颗粒分布于TiAl和Ti3Al双相交界处,并存在一定团聚。随其含量增加,团聚程度加剧,晶粒尺寸减小。Ti和Al反应生成TiAl3放出的热量使部分TiAl3相处于液相状态,熔融的体积分数约为87.87%,液相的存在提高了颗粒间的润湿性,同时放出的热量是引发后续反应的原因之一。TiAl3与Al-TiO2的还原反应生成的活性Ti原子结合最终生成了TiAl和Ti3Al相。

铝液原位反应生成TiAl_3晶须的条件和机制分析

分析了液相原位反应生成 Ti B2 颗粒过程中 ,Ti Al3晶须的生成条件和生长机理。结果表明 ,预制块中 Ti与B的摩尔比显著影响 Ti Al3晶须的生成 ,Ti Al3晶须的生长机理为 VL S机制 ,由于晶须生长过程中触媒液滴中的 Ti参加反应 ,使它与一般晶须生长的 VL

原位热压合成Nb掺杂Al_2O_3/TiAl复合材料

利用Al-Ti-TiO2-Nb2O5体系的放热反应,原位热压合成了Nb掺杂Al2O3/TiAl复合材料。借助DTA结合XRD探讨了Al-Ti-TiO2-Nb2O5体系的反应过程,并采用XRD、OM和SEM研究了复合材料的物相组成及显微结构。结果表明:Al熔化的同时,体系发生了Al和Nb2O5的铝热反应,生成了NbO2和Nb等中间产物,并放出了较多热量,这些热量促使Ti和Al较早化合生成TiAl3,随即引发Al和TiO2较早的还原反应,进而促使材料在较低温度下致密烧结;产物由-γTiAl、α2-Ti3Al、Al2O3和NbAl3相构成,Al2O3颗粒分布于基体交界处,存在一定的团聚;Nb2O5的引入,对基体-γTiAl相和α2-Ti3Al相的的分布有一定的影响,使得基体晶粒细化,较好地改善了材料的力学性能。

TiAl/Al_2O_3复合材料的原位合成与表征

采取铝热原位合成的方法,以钛白粉和铝粉为原料原位合成制备TiAl/Al2O3复合材料。通过XRD分析了不同温度下反应过程及烧结样品的物相形成规律。分析结果表明:在750℃条件下反应时,原料中心部分变成了黑色,反应生成了钛的低价氧化物。随着温度的升高逐渐形成了部分TiAl金属间化合物和Al2O3。当温度达到1250℃时,反应比较充分,主要生成了TiAl金属间化合物和Al2O3,原位合成了TiAl/Al2O3复合材料。

Al/TiO_2/TiC体系原位合成Ti_3AlC_2/Al_2O_3/TiAl_3复合材料的反应机理

通过分析机械球磨Al/TiO_2/TiC复合粉末的放热反应及原位合成动力学,确定Ti_3AlC_2/Al_2O_3/TiAl_3复合材料的合成路径。在此基础上,结合球磨后复合粉末的微观形貌和物相演变分析,提出复合材料的原位合成机理。结果表明:复合材料原位合成过程中存在中间产物TiO和TiC_x;机械球磨形成的"核壳结构"对原位合成组织细小均匀的Ti_3AlC_2/Al_2O_3/TiAl_3复合材料至关重要。

Er掺杂强韧化Al2O3/TiAl复合材料

以Ti、Al、TiO2为起始原料,以Er2O3为掺杂剂,原位热压合成了Er掺杂Al2O3/TiAl复合材料。通过XRD、SEM分析及力学性能测试,研究了不同Er2O3引入量对合成Al2O3/TiAl复合材料微观结构和力学性能的影响。结果表明:复合材料主要由TiAl、Ti3 Al、Al2 O3相和少量Al10 Er6 O24相组成,含Er相主要分布在基体相晶界处;掺杂0.01 mol Er2 O3制得的复合材料,经1250℃保温2 h真空热压烧结后表观断裂韧性达到最大值(10.41 MPa.m1/2),经1300℃保温2 h真空热压烧结后弯曲强度达到最大值(456.06 MPa);当Er2O3掺杂量增加到0.02 mol时,复合材料的弯曲强度和表观断裂韧性均呈减小趋势。微观结构分析表明,掺杂0.01 mol Er2O3的复合材料断口毛糙,颗粒尺寸变小,增强相分布较均匀,表明适量的Er2O3掺杂可细化复合材料晶粒尺寸,提高增强颗粒分布均匀度,起到增强增韧的效果。