高频感应辅助自蔓延合成TiAl涂层的工艺参数优化

基于Deform建立了高频感应辅助自蔓延合成TiAl系涂层的二维模型,分析了反应前加热过程中基体和压坯的温度分布规律。设计了反应时刻压坯温差最小为实验目标的三因素三水平的工艺参数正交实验。结果表明:影响压坯温差的工艺参数的主次顺序依次为:感应电流、压坯致密度、压头材料。最优工艺参数组合为:感应电流300 A、压坯致密度88.5%、石墨压头。

高温自蔓延合成复合涂层的研究现状

高温自蔓延合成技术因其节约能源、生产效率高、投资少、产品纯度高等特点,已用于制备特种性能陶瓷,是一种潜在的制备高性能涂层的方法。介绍了由传统高温自蔓延合成技术延伸发展起来的自蔓延铸造涂层技术、自蔓延气相传输涂层技术、自蔓延烧结涂层技术和自蔓延反应喷涂涂层技术,重点分析了各种自蔓延合成涂层技术的基本原理、工艺特点、涂层特点、应用情况、研究现状及存在的主要问题。针对自蔓延合成涂层技术存在的问题,如孔隙率高（一般达5%-20%）、结合强度差（低于50 MPa）、反应速度快、过程难以控制等,提出了高温自蔓延合成复合涂层技术的研究方向：优化反应体系组分设计,设法避免低气化点反应生成相的形成,减轻自蔓延合成反应过程中的飞溅;加入添加剂延长液态停留时间和增强液相流动性;选择反应生成相与相之间以及生成相与基体金属都具有良好润湿性的反应体系;优化涂层结构设计,设计复合结构和梯度结构的涂层体系,提高涂层与金属基体的结合质量。

氟化钙对高温自蔓延合成法制备纳米二氧化锡的影响

为研究CaF_2对高温自蔓延合成(SHS)法制备纳米二氧化锡的影响,本文进行了6组关于CaF_2添加量与SnO_2纳米线产量的平行实验以及1组验证实验,并利用X射线衍射分析及扫描电子显微镜对产物进行表征。实验结果表明:(1)CaF_2的添加量与产物的产量之间存在指数关系,且在CaF_2添加量为1.5%时,产量实现最大化;(2)CaF_2的添加能够提高产物的纯度,并且不改变产物原有的一维纳米形貌。

软磁Mn-Zn铁氧体纳米晶的低温自蔓延合成及表征

采用低温自蔓延方法合成了Mn Zn铁氧体纳米晶 ,对其进行了X射线衍射 (XRD) ,X射线能谱 (EDS) ,电子自旋共振波谱 (ESR)和透射电镜 (TEM)等测试 .研究结果表明 :铁氧体化学式为 (MnZn) 0 .5Fe2 O4 ;铁氧体结晶状况良好 ;铁氧体的g值为 9.95 6 0 ;铁氧体纳米晶粒径较均匀 ,为 10～ 2 0nm ,与Scherrer公式计算所得晶粒尺寸 (16 .9nm)相符 ;合成铁氧体的g值远大于自由电子的g值 (ge=2 .0 0 2 3) ,初步推断是Mn2 + ,Fe3+ 的 3d5半充满价电子层结构和它们在尖晶石型晶胞 (MnZn) 0 .5Fe2 O4 中的磁矩偶合作用所致 .

软磁Mn-Zn铁氧体纳米晶的低温自蔓延合成及表征

采用低温自蔓延方法合成了Mn-Zn铁氧体纳米晶,EDS测试结果表明该纳米晶的化学式为(MnZn)_(0.5)Fe_2O_4。由ESR谱图求得其g值为9.9560,远大于自由电子的g值(g_e=2.0023),这主要由Mn^(2+),Fe^(3+)的3d^5半充满价电子层结构和它们在尖晶石型晶胞(MnZn)_(0.5)Fe_2O_4中的磁矩偶合作用所致;XRD测试结果显示该Mn-Zn铁氧体纳米晶结晶良好。TEM测试结果表明该Mn-Zn铁氧体纳米晶粒径较均匀,晶粒粒径为10～20 nm,与由Scherrer公式算得的晶粒尺寸16.9 nm较吻合。

自蔓延合成AlN粉研磨及热处理前后的性能比较

本文通过比较AlN粉体研磨前后和AlN粉末热处理前后的性能差异,发现用甲醇作研磨介质快速研磨2h,AlN粉末的中位粒径为1.204μm,效果良好。研磨前AlN粉的含氧量为1.45%,研磨2h后的含氧量为1.8%,快速研磨后AlN粉末的氧化程度不高。随着热处理温度的提高,氧化程度逐步提高。在1000℃的温度下热处理3h后,除含有主晶相AlN外,还出现明显的α Al2O3衍射峰。在600℃左右的温度下进行热处理3h,含氧量适中,有一定的抗水性。

自蔓延合成AlN粉研磨及热处理前后的性能比较

本文通过比较AIN粉体研磨和热处理前后性能差异,发现用甲醇作研磨介质快速研磨2h,AIN粉末的d50=1.204μm,取得了良好的效果。研磨前的AIN粉含氧量为1.45％,研磨2h后的AIN粉含氧量为1.8％,快速研磨对AIN粉末的氧化程度不高。随着热处理温度的提高,氧化程度逐步提高,在1000℃的温度下热处理3h后,除含有主晶相AIN外,才出现明显的α-Al2O3衍射峰,而在600℃左右的温度下热处理3h,含氧量适中,有一定的抗水性。

激光辐照参数对自蔓延合成铝-钛-硼中间合金组织和性能的影响

采用激光引燃自蔓延技术合成铝-钛-硼中间合金,利用此中间合金可对ZL108铝合金组织进行细化,研究了激光辐照参数对中间合金和铝合金显微组织的影响。结果表明:通过对激光器工作参数的调整,可制备出具有TiAl3和TiB2颗粒含量适中、弥散分布的中间合金;在本试验条件下,激光功率1 200 W、照射1.0 s时,生成粒径约为1μm、弥散分布的TiB2,长度约10μm、均匀分布的长条状TiAl3,此时中间合金的细化效果最佳,铝晶粒平均尺寸为55μm。

预热自蔓延合成SiC粉末机理的研究

对预热ＳＨＳ法合成ＳｉＣ粉末所需的最低预热温度及产物粒度与反应物原始粒度的关系等进行了研究．发现合成的ＳｉＣ粉末的粒度与Ｓｉ粉粒度无关，在此基础上对ＳｉＣ的形成机制进行了探讨．在通氮气情况下，预热ＳＨＳ－ＳｉＣ反应中有一个β－Ｓｉ３Ｎ４的生成过程。

高温自蔓延合成钛镍黄颜料机理的研究

利用SEM、XRD、XPS等测试方法对钛镍黄无机颜料自蔓延燃烧合成机理进行了研究。钛镍黄颜料是一种有限置换型固熔体,其自蔓延燃烧合成过程是由金属Ti粉燃烧生成TiO2开始的,金属Ti粉燃烧放出热量,为系统提供进一步反应所需的热能。Ti4+在热起伏过程中离开平衡位置,Ni2+以热扩散的方式进入TiO2晶格中,部分地取代Ti4+的位置,引起金红石晶格发生变化,从而呈现黄色色调。Sb5+在钛镍黄系统中起平衡电荷作用。短暂的燃烧过程所得到的产物还需要一个高温热处理过程。在高温热处理过程中,取代反应更加完全,最终得到所要的理想黄色颜料。

激光诱导自蔓延合成Mg-Ni合金

用 4 0WCO2 激光器点火 ,在氩气保护的容器中自蔓延合成Mg Ni合金。细致观察了激光诱导自蔓延高温合成反应的燃烧过程 ,对合成的试样进行了X射线衍射分析 (XRD)、扫描电镜分析 (SEM )。结果表明 ,用激光自蔓延方法可以制备Mg2 Ni金属间化合物 ,且产物中没有普通制备方法中易于出现的杂质MgNi2 等 ,氧化也很少 ;获得的样品呈层状、孔隙多 ,这是由样品的制备及反应过程所决定的。

利用高温自蔓延合成反应连接TiAl化合物

作为高温结构材料,国内外的冶金、加工和材料科技工作者都在致力于开发金属间化合物TiAl,关于它们在高温下具有极好强度/重量比的报道愈来愈多.随着这类材料研究的深入发展,也看清了它们的一些不足之处,其中包括塑性低和抗氧化能力差等.许多人试图改善Tial金属间化合物的性能,克服它们固有的一些缺点,机械合金化和改变晶体组织都是有效的措施.例如,通过TiAl的表面改性就能够提高抗氧化能力.由于TiAI的塑性低,所以对于这类材料的实际应用来说,建立连接工艺规程也是必不可少的.然而,关于钛铝化合物连接方面的报道尚少.R.A.Pattcrson及其同事试验了电子束可焊性.结果表明,不能够很容易地避免焊缝出现裂纹现象.Y.Nakao及其同事研究了扩散连接Ti-36wt%Al合金的可能性,这种材料几乎是由γ(TiAl)相组成的.结果得出。

辐照参数对激光引燃自蔓延合成Al-Ti-C中间合金的影响

采用激光引燃自蔓延高温合成技术制备Al-Ti-C中间合金,研究了改变激光辐照参数对合成Al-Ti-C中间合金显微组织结构的影响,并用所制备的中间合金对工业纯铝进行细化试验。结果表明:激光辐照时间为1.0s、功率控制在1000W时,制备的Al-Ti-C中间合金生成TiAl3和TiC粒子弥散分布、TiAl3直径在1.5μm左右,TiC粒子直径为1μm。向工业纯铝中加入0.1%的Al-Ti-C中间合金具有最佳的细化效果,细化后晶粒的尺寸为120μm。

材料自蔓延合成磁场环境的产生方法及强磁体研制

为了研究磁场环境对自蔓延高温合成的影响，从而利用磁场环境合成出所需材料，本文设计和制作了用于开展磁场环境下自蔓延高温合成（SHS）材料试验的强磁体。通过永磁铁磁场和通电线圈产生磁场的叠加。在实验区域产生特斯拉级强度。其中的关键技术有：同时改变永磁铁磁场方向或通电线圈中电流大小。实现连续改变实验区磁场强度（0－1T），采用蓄电池供给短时间大电流。与同等强度的传统磁体比较．该磁体重量和成本降低1／10。

N80钢表面离心自蔓延合成铝化物陶瓷涂层的组织及耐冲蚀性能

针对N80钢管在服役过程中抗冲刷及耐腐蚀性能不足的问题,采用高温自蔓延合成技术(SHS)在N80钢管内壁制备了碳化硅颗粒增强的铝化物陶瓷涂层,分析了涂层的形成机制,研究了N80钢及陶瓷涂层在不同NaCl质量分数的浆料中的冲刷腐蚀行为,采用扫描电镜(SEM)及X射线衍射仪(XRD)分析了涂层和冲刷腐蚀产物的组织结构与相组成。结果表明:陶瓷涂层结构均匀连续,由AlO和少量的SiC颗粒构成。在冲刷腐蚀中,随着浆料中NaCl质量分数的增大,N80钢的腐蚀逐渐加快,并在NaCl质量分数超过6.0%后出现点蚀现象,但陶瓷涂层未发生显著变化,表明该涂层的制备可有效提高N80钢管的抗冲刷腐蚀性能。

激光引燃自蔓延合成TiC／Al基复合材料研究

采用激光引燃自蔓延高温合成法，通过改变激光功率和成分配比制备了TiC陶瓷颗粒增强的Al基复合材料。利用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）对自蔓延合成产物的相组成和显微组织进行研究。结果表明，通过激光引燃自蔓延法可以合成高纯度的TiC／Al基复合材料。随着激光功率升高，引燃时间缩短，合成的复合材料中TiC颗粒的尺寸和孔隙率增大；激光参数不变时，随着Al含量的增多合成TiC颗粒尺寸逐渐变小，形貌由球状转变为多角状。

低N_2压下Si_3N_4/SiC复相粉末的自蔓延合成初探

探讨了硅粉与碳粉混合料在 0 5～ 0 6MPa的低氮气压下自蔓延高温合成 (SHS)的可行性 ,起始原料中加入适量的Si3N4作稀释剂 ,可促进Si粉向Si3N4转变。C粉量增加时产物粒度减小 ;

自蔓延高温合成V_(1.8)Nb_(0.2)AlC 固溶体研究

文章以钒粉、铌粉、铝粉、石墨粉为原料,按照V∶Nb∶Al∶C=1.8∶0.2∶1∶1(物质的量比)配制原料混合物,采用自蔓延高温合成技术制备了V_(1.8)Nb_(0.2)AlC固溶体。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱分析仪(EDS)等分析技术对合成产物的组成、结构和微观形貌进行了表征。结果表明,随着Nb元素的引入,V2AlC的(002)和(110)的特征峰分别从13.62°和63.92°向下移动到13.24°和63.36°,表明V_(1.8)Nb_(0.2)AlC形成了固溶体,V_(1.8)Nb_(0.2)AlC固溶体具有典型MAX相的页岩层状形貌。

自蔓延高温合成先进材料的研究新进展

自蔓延高温合成(SHS)技术利用反应体系自身的放热来维持反应的进行,是高效低成本制备特殊性能先进材料的方法之一。本文概述了自蔓延高温反应的燃烧机理,通过热力学计算证明了反应体系自加热实现高温的可能性,并介绍了化学计量数、反应物料量、保护气压力、反应物料颗粒大小、坯料密度和点火方式等工艺参数对SHS反应的影响,综述了SHS在无机非金属、金属间化合物、块体合金等材料制备中的研究新进展,最后总结了现有SHS的一些技术瓶颈、工艺难点以及相应的解决路径,并分析了该技术实现大规模产业化应用所需的条件。

Co-Ni-Fe-Cr系红外辐射材料自蔓延燃烧合成与应用

采用溶液自蔓延燃烧合成法及煅烧法制备了Co-Ni-Fe-Cr系红外辐射粉体材料,对前驱体和煅烧样品的晶体结构、微观形貌和红外发射率进行了表征分析。结果表明,自蔓延燃烧得到的燃烧产物呈无定形态,显微结构为多孔薄片状。燃烧产物经800~1000℃煅烧处理后转变为尖晶石相,随煅烧温度升高晶粒长大并趋近尖晶石相八面体形貌。1000℃煅烧得到的粉体团聚较少且粒径分布均匀(平均粒径为0.6μm)。获得的Co0.5Ni0.5(Fe0.375Cr0.625)2O4粉体全波段法向红外发射率为0.92,添加质量分数20%的Ca-Mg-Zr-Al-Si玻璃粉配制成丝网印刷浆料,经施釉、干燥和800℃釉烧在氧化铝黑瓷基板表面形成致密釉层,釉层红外发射率达到0.87,材料可用于氧化铝陶瓷基红外加热器的研制。