真空自蔓延高温合成(SHS)炉的研制

介绍了真空自蔓延高温合成(SHS)炉的总体功能要求、技术参数、炉体结构及工作流程。对主要部件进行了具体的设计计算。最后介绍了整套设备的结构特点及其控制过程。

SiC_w/MoSi_2的化学炉自蔓延高温合成及反应过程研究

采用"化学炉"自蔓延高温合成(COSHS)技术,成功地原位合成了SiCw/MoSi2复合粉体。通过在原料中引入Si3N4晶须,在产物中获得了SiC晶须。XRD结果表明,产物中除了主要的MoSi2和SiC相,还含有少量的Mo4.8SiC0.6。研究了中间产物的相组成和反应过程中的温度变化,指出"化学炉"自蔓延合成SiCw/MoSi2复合粉体的反应过程包括如下两步反应:①Mo与Si自蔓延反应生成MoSi2;②Si3N4与C反应生成SiC和N2。

化学炉自蔓延高温合成AlB2粉体

以Al和B为原料,探究利用化学炉自蔓延高温合成Al B2的新方法。根据热力学基本原理,对化学炉自蔓延高温合成Al B2的绝热燃烧温度进行数值计算,利用XRD和FESEM分别研究合成产物的物相组成和显微组织。结果表明:利用化学炉自蔓延高温合成技术可以成功制备Al B2;常温下Al-B体系的绝热燃烧温度Tad仅为1 261 K;只有当预热温度在1 000 K以上时,才可以实现自蔓延燃烧,燃烧温度Tc为2 053 K;此外,合成产物中还含有杂质相Al B12和残留的Al。

化学炉自蔓延高温合成Nb_(2)AlC粉体研究

以Nb、Al、C单质粉为原料,按照Nb、Al、C摩尔比为2∶1.2∶1配制原料混合物,采用Ti+C“化学炉”自蔓延高温合成了Nb_(2)AlC粉体。利用XRD和SEM研究了Nb_(2)AlC粉体的物相组成和微观形貌。结果表明:合成产物的主相为Nb_(2)AlC,同时含有少量副产物NbC_(x)和Nb_(2)Al_(x);Nb_(2)AlC单片结构为块状或层状,各个单片间排列呈现层状结构。通过化学炉自蔓延高温合成技术,能为反应提供足够的热量,促进了中间产物更迅速进一步反应,有利于Nb_(2)AlC相的形成。

铝基TiC–TiB2自蔓延高温合成复合涂层的组织性能研究

以Ti粉、石墨粉、B4C粉、聚四氟乙烯粉(polytetrafluoroethylene,PTFE)为原料,采用反应熔覆技术,结合自蔓延高温合成与真空消失模鋳造法,在ZL205A铝合金表面制备出TiC-TiB2复合涂层,研究了固溶温度对基体和TiC-TiB2涂层显微组织、硬度和热稳定性的影响,为制备高耐磨性铝合金提供新的研究方向。结果表明:Ti-C-B4C-PTFE体系的绝热温度的远大于1800 K,自蔓延高温合成反应可自发进行;通过真空消失模铸造ZL205A铝合金,引发自蔓延高温合成反应,在基体表面可形成TiC-TiB2复合涂层。固溶热处理后TiC-TiB2复合涂层表现出良好的热稳定性,硬度为HB 285,20 N载荷作用下的质量损失量为49.7 mg,相对减少了90%,大大提高了ZL205A铝合金表面的耐磨性。

钛碳比对原位合成TiC_P/钢基表面复合材料组织和性能的影响

将不同质量配比的Ti粉和C粉等经球磨并压制成预制块,黏接到EPS泡沫模型的表面上,采用真空消失模铸造法浇注高温钢液引发自蔓延高温合成(SHS)反应,制备原位合成Ti C颗粒增强钢基表面复合材料。通过X-ray、OM、SEM、EDS及硬度测试等方法,研究复合材料的显微组织和力学性能。结果表明:当钛碳质量比为3.5时,制得的复合材料合金层表面质量良好,组织致密;复合材料由复合层、过渡层和基体3部分组成,复合层组织由Ti C、(Fe,Ti)C颗粒和α-Fe基体相构成,Ti C颗粒呈圆球或近圆球形状,分布均匀;表面复合材料硬度由表及里呈下降趋势,最高硬度值,为70HRC。

“化学炉”技术及其在空间科学实验中的应用

论述了自蔓延高温合成（ＳＨＳ）化学炉的形成、特点及其在空间实验和材料制备中的应用，着重讨论了该技术的应用现状、存在问题和解决途径．

真空消失模铸渗制备TiC/FeCr增强钢基表面复合材料

为了提高钢基表面的硬度和耐磨性,本文利用真空消失模铸渗与自蔓延相结合来制备TiC/FeCr增强钢基表面复合材料,重点研究了Cr含量对涂层硬度和耐磨性、涂层组织的影响,结果表明,随着压坯中Cr含量的增加,涂层的硬度和耐磨性先提高后下降,涂层中TiC和FeCr颗粒分布趋于均匀,其中Cr含量为20%(质量分数)为最好。

自蔓延制备高纯二硅化钼粉体

研究了利用化学炉自蔓延合成方法合成高纯二硅化钼粉体,以点燃的C和Ti粉混合物为化学炉,以NH_4Cl作为添加剂,成功的合成出高纯二硅化钼粉体。所得合成产物经XRD、XRF和SEM分析结果表明,添加有NH_4Cl的化学炉方法自蔓延合成出的二硅化钼粉体较常规自蔓延合成方法合成出的粉体,纯度高、杂质含量少,且粒度细、均匀。

一种合成NiTi形状记忆合金多孔体材料的方法

本发明提供了一种注射成形一自蔓延高温合成NiTi合金多孔体材料的方法。特征在于：以Ti粉和Ni粉为原料，混合均匀后与粘结剂(30％～50％体积百分数)在混炼机上混炼，然后制粒成喂料，注射成坯件，再将其浸入汽油中脱脂，烘干后放入真空炉热脱脂，最后将坯件一端与点火装置的W丝相连接，放人真空反应合成器中，真空度高于1×10^-2Pa时开始升温，达到设定温度后启动点火装置，即发生自蔓延高温合成反应，得到产品。优点在于：所制备的NiTi合金孔隙度为40％～60％，开孔率85％以上，抗压强度为85．5～321．0MPa，可压缩应变量为1．7％～3．6％，抗拉强度为21．3～78．5MPa，延伸率为3．0％-6．7％。

一种合成NiTi形状记忆合金多孔体材料的方法

本发明提供了一种注射成形一自蔓延高温合成NiTi合金多孔体材料的方法，特征在于：以Ti粉和Ni粉为原料，混合均匀后与粘结剂(30％～50％)在混炼机上混炼，然后制粒成喂料，注射成坯件，再将其浸入汽油中溶剂脱脂，烘干后放入真空炉热脱脂，最后将坯件一端与点火装置的W丝相连接，

自蔓延高温合成技术及应用研究进展

着重介绍了自蔓延高温合成技术的国内外发展现状、工艺特点、基础理论、燃烧模式、燃烧机理以及实际应用领域，并进行了分析。

反应熔覆原位自生高锰钢表面TiC-(Cr,Fe)_7C_3复合材料的结构与性能

以Ti粉、石墨粉和Cr粉为原料采用反应熔覆技术,结合自蔓延高温合成与真空消失模铸造法,在Mn13高锰钢表面制备不同Cr含量的TiC-(Cr,Fe)7C3复合材料涂层。通过扫描电镜(SEM)结合X射线能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)分析,研究涂层的微观结构与成分。结果表明:Cr溶于Fe形成M7C3型化合物,TiC颗粒的分布随Cr含量增加而更加均匀、尺寸逐渐变小。分析3种不同Cr含量材料的力学性能,结果表明Cr含量(质量分数)为15%时涂层的硬度最高,耐磨性能最好。

稀释剂对原位合成TiC_p/钢基硬质涂层组织和性能的影响

为提高钢基硬质涂层的表面质量和显微硬度,采用真空消失模铸造法引发自蔓延高温合成(SHS)反应,在铸件表面制备原位合成TiC颗粒增强钢基硬质涂层。通过X-ray、OM、SEM、EDS及显微硬度测试等方法,研究了稀释剂TiC的加入量对钢基硬质涂层微观组织和力学性能的影响。结果表明:硬质涂层与基材之间呈冶金结合,涂层组织由TiC颗粒和α-Fe基体相构成;随外加TiC含量的增加,可降低燃烧反应温度,提高涂层组织致密度,原位合成的TiC颗粒细小呈圆球或近圆球形状,均匀分布在基体组织中,显著提高了TiC颗粒总体积分数和硬质涂层显微硬度,其中TiC加入量为10%(质量分数)时,涂层的综合性能最佳。

Ti-C-Fe体系中Fe含量对铸铁表面涂层性能的影响

以灰铸铁为基体、Ti-C-Fe粉末体系为表面预制涂层材料,采用真空消失模铸造与自蔓延相结合的方法制备TiCp表面复合材料,通过改变预制粉体中Fe含量研究表面涂层的组织和性能。结果表明,铁基表面涂层主要由TiC与Fe相组成,而且涂层表面自生的TiCp呈近球形,分布均匀,与基体结合良好。TiCp的尺寸随涂层中Fe含量的增加而减小,但涂层硬度与耐磨性却先降低后提高,其中涂层最高硬度(HRC)可达到59.8。

CeO_2量对原位TiCp/钢基硬质涂层组织及性能的影响

采用自蔓延高温合成技术(SHS)结合真空消失模铸造工艺,在低合金钢表面上原位合成了TiC颗粒增强硬质涂层。通过光学显微镜、扫描电镜及能谱分析、X射线衍射以及显微硬度测试,研究了不同添加量氧化铈对TiCp/钢基硬质涂层组织及性能的影响。结果表明:通过添加适当的CeO2可以改善涂层质量,减少残渣、气孔等缺陷,提高涂层与基体的结合强度,原位合成的TiC呈圆形或椭圆形细小颗粒弥散分布在基体相中,显著提高了涂层的显微硬度。

快速非平衡技术制备ZrNiSn及其纳微结构与热电性能

利用外加引火剂的自蔓延高温合成(SHS)反应形成的"化学反应加热炉"引发ZrNiSn的SHS反应,在反应物坯体处于红热软化状态下快速加压制备得到致密的ZrNiSn块体。对材料物相及微结构进行表征,并对热电性能进行测试。结果表明:ZrNiSn内部存在大量纳米晶核和高浓度位错群及应力起伏区,极大地增强了声子散射,显著减小了声子平均自由程,进而降低了晶格热导率,并且热电性能得到优化,在873K时,ZT值为0.54。