自蔓延高温合成Ti_3AlC_2和Ti_2AlC及其反应机理研究

以Ti,Al和C的粉体混合物为原料 ,在纯氩气气氛 ,2 5MPa压力 ,160 0℃保温 4h条件下 ,自蔓延高温合成了Ti3AlC2 和Ti2 AlC .利用X射线衍射分析 (XRD)和扫描电镜 (SEM )等手段对反应产物进行了研究 .提出了自蔓延高温合成Ti3AlC2 和Ti2 AlC应具备的条件 ,并探讨了Ti,Al和C自蔓延高温合成Ti3AlC2 和Ti2 AlC的反应机理 .结果表明 ,Ti3AlC2 和Ti2 AlC能够由Ti,Al和C元素经高温自蔓延合成反应来制备 ,其制备的必要条件是需要极快的加热速率以防止铝熔化并且改变钛的转移路线 .Ti3AlC2 和Ti2 AlC综合了金属材料和陶瓷材料的优点 .成功的用自蔓延高温方法合成Ti3AlC2 和Ti2 AlC必将为该类材料纯块体的合成和制备提供好的原料 。

自蔓延高温合成Ni-Zn铁氧体反应机制的研究

采用“气窒法”实现燃烧波的“淬熄” ,获得了自蔓延高温合成Ni-Zn铁氧体中不同阶段的燃烧产物 .对燃烧产物进行XRD分析 ,并结合热力学和TG -DTA分析 ,探讨了自蔓延高温合成Ni-Zn铁氧体的反应机制 .研究结果表明 ,Fe粉在高压氧气下被氧化生成Fe2 O3 并放出大量的热 ,使自蔓延反应进行 ,同时Fe2 O3 与ZnO ,NiO接触 。

粉体聚集状态对自蔓延高温合成(SHS)反应喷涂Al_2O_3-Al_2Cu_3涂层的影响

采用SHS技术和传统氧 乙炔火焰喷涂技术 ,利用Al与CuO间的高能铝热反应 ,在钢的表面制备了Al2 O3 Al2 Cu3复相涂层。研究了粉体聚集状态对SHS火焰喷涂涂层物相组成、组织结构和反应机理的影响 ,结果表明 :非团聚CuO Al粉体分散在气流中缺乏发生SHS反应的条件 ,而团聚CuO Al体 ,经历反应孕育、飞行燃烧、碰撞、结构转变与凝固 4个阶段 。

MgO-B_4C自蔓延高温合成的反应机理

对Ｂ_２Ｏ_３－Ｍｇ－Ｃ体系和Ｂ_２Ｏ_３－Ｍｇ体系不同加热速率下的ＤＴＡ曲线进行了分析．发现Ｂ_２Ｏ_３－Ｍｇ－Ｃ体系的自蔓延高温反应中，温度略低于６５０℃时Ｍｇ与Ｂ_２Ｏ_３发生强放热反应，释放出单质 Ｂ；然后中间态 Ｂ与 Ｃ通过固态扩散反应生成 Ｂ_４Ｃ．

Ti-W-C体系的自蔓延高温合成与反应机理

研究了Ti-W -C体系自蔓延高温合成 (SHS)的燃烧温度和燃烧速度与W含量、Ti粉粒度及预热温度的关系。分析了不同W含量和预热温度时SHS产物的相组成 ,并对体系的SHS反应机理进行了研究。结果表明 :W / (Ti+W)≤ 0 .3时 ,基本能合成单相 (W /Ti)C ;而预热可促进 (W ,Ti)C的SHS合成 ;体系的SHS反应过程中存在两种反应机制 ,即溶解 -析出机制和扩散

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。

自蔓延高温原位合成ZrC／Cu复合材料

采用自蔓延高温合成工艺,原位合成了ZrC/Cu复合材料。利用DTA、XRD、FE-SEM等手段,研究了自蔓延高温合成ZrC/Cu复合材料的反应行为。实验结果表明,随着Cu含量的增加,Cu-Zr-C体系的燃烧温度逐渐降低,且合成产物中ZrC颗粒尺寸亦随之减小,其形貌从不含Cu时的无规则的大块状转变为含30%(质量分数)Cu时的纳米级的小球状。ZrC/Cu复合材料中只有ZrC颗粒和Cu两相存在,并无Cu-Zr中间相形成。DTA热分析的结果显示反应起始于912℃时生成的Cu10Zr7中间亚稳相,然后在987℃生成CuZr2中间相,当温度达到1022℃,将会生成部分的ZrC,继续加热到1098℃,Cu开始熔化,最后温度为1232℃时,Zr与C发生剧烈反应从而合成大量的ZrC。

微波诱发自蔓延高温反应合成Ti_2SnC材料

以Ti,Sn和C粉末为原料,通过微波诱发SHS反应制备Ti2SnC材料。研究结果表明,采用活性炭为C源,会发生自蔓延高温反应,反应后得到Ti2SnC为主相的材料,同时含有一定量的TiO2,Sn,TiC和Ti6Sn5相。样品的表面由大量钛锡氧化物的柱状和针状晶粒构成。柱状晶粒长约12-18μm,宽度约为1-4μm。针状晶粒长约1-4μm,宽度约为0.2μm。试样的内部主要为颗粒状钛锡化合物与碳化钛晶粒,以及片状Ti2SnC晶粒。采用碳黑为C源,更易于促进Ti2SnC材料的合成。

自蔓延高温合成反应热喷涂Al_2O_3基复相陶瓷涂层的性能

为了改善AZ31B镁合金的耐磨性,以Al2O3-13% TiO2为陶瓷骨料,在其中加入Al/CuO铝热剂,采用普通氧乙炔火焰自蔓延高温合成反应热喷涂技术在镁合金表面制备Al2O3基复相陶瓷涂层。通过X射线衍射分析了陶瓷涂层的组成。结果表明,所得复相陶瓷涂层具有良好的抗热震性,涂层内有Cu4MgO5,CuAlO2等新的物相产生。磨粒磨损试验、黏着干磨损试验和黏着油磨损试验表明:自蔓延反应热喷涂陶瓷涂层的耐磨性是AZ31B基体的6.48,3.32,6.04倍,普通热喷涂层的耐磨性是AZ31B基体的3.60,1.76,1.67倍,自蔓延反应热喷涂陶瓷涂层的耐磨性比普通热喷涂层有较大提高。

Al／TiO_2自蔓延高温合成反应的研究

研究了Ａｌ／ＴｉＯ２自蔓延高温合成反应中反应物原始状态对燃烧过程中燃烧温度、燃烧速率和燃烧稳定性的影响．同时重点研究了Ａｌ／ＴｉＯ２自蔓延高温化学反应的反应机理，初步建立了其反应模型．

TiAl自蔓延高温合成反应的机理

用燃烧波淬熄法研究了大颗粒Ti粉和Al粉制备TiAl金属间化合物的自蔓延高温合成反应机理.通过电镜观察和能谱分析发现:反应过程可用毛细铺展 界面反应机制解释.熔融的Al在整个反应过程中起着主要作用,首先熔融的Al液通过Ti粉间的毛细管作用以薄膜的形式铺展在Ti粉表面,并在接触面生成TiAl3.反应放出的热量有利于加速反应的进行,促使TiAl3与Ti进一步反应生成TiAl.但是生成的TiAl3层阻碍了Al液与Ti粉的接触,制约了反应的进行.最后,在试样中可以同时看到完全反应的Ti粉和未完全反应的Ti粉.

Al-TiO_2自蔓延高温合成反应机理

以激冷法制得的高纯、超细金属铝粉和化学纯试剂TiO_2为原料,通过对燃烧过程的观察分析和结构、成分、化学状态分析,研究了Al-TiO_2自蔓延高温合成(SHS)反应的机理。结果表明,反应分三阶段:反应前期、反应期、产物反应期。反应前期主要反应是液态铝表面氧化膜分解。反应期则发生Al与TiO_2的界面反应,并诱发TiO_2颗粒链式劈裂效应,使反应速度成倍增长,最后反应放出足够的热量将TiO_2熔化,使反应以燃烧的形式进行,合成Ti、Al_2O_3。最后是合成产物进一步反应形成微量TiO、TiO_2。

自蔓延高温合成Ti_2SnC粉体及反应机理的研究

采用自蔓延高温合成技术制备了Ti_2SnC粉体材料,利用XRD、SEM、EDS、TEM及DTA等分析手段对其形貌结构进行表征,在室温条件下其晶格参数a和c分别为3.186和13.630。分析了Ti2SnC的形成机制。在Ti-Sn-C反应体系中,Sn在232℃时熔化为液态,随着温度的升高,钛包裹在碳的外面形成钛碳层,继续加热Ti和Sn反应生成Ti-Sn金属间化合物TixSny,如Ti_6Sn_5和Ti_5Sn_3,在800℃左右钛碳层形成了TiC,在1100℃左右TiC与TixSny发生反应生成类盘状的Ti_2SnC。

纳米/微米Al_2O_3-ZrO_2内衬复相陶瓷的自蔓延高温合成

采用SHS重力分离技术制备出内衬Al2 O3 ZrO2 复相陶瓷。复相陶瓷基体主要由纤维状 (Al2 O3 +ZrO2 )共晶体组成 ,其中共晶体的ZrO2 纤维直径达到纳米 /微米尺度。经Vickers压痕法测试其断裂韧度为1 5 96MPa·m1 / 2 ,SEM观察和陶瓷材料断裂韧度测试得出裂纹的扩展主要受共晶体中Al2 O3 ZrO2 纳米 /微米相增韧机制控制 ,迫使裂纹沿共晶体边界或层片共晶体Al2 O3 ZrO2 相界偏转 。

自蔓延高温合成TiC-Ni金属陶瓷的热力学编程计算与分析

根据热力学原理对Ti、C、Ni三元体系进行热力学编程计算 ,绘出了标准反应自由焓随温度变化的曲线、绝热温度随Ni含量变化的曲线以及绝热温度随预热温度变化的曲线 ,通过对曲线进行分析认为 :Ti、C、Ni三元体系的主反应是Ti+C =TiC ;体系的绝热温度随Ni含量的增加而下降 ,当预热温度为 6 0 0K时 ,最佳的理论Ni含量约 4 0 % ;体系的绝热温度随预热温度的升高而升高 ,当Ni含量过大 ,体系的绝热温度小于 180 0K时 ,可以适当提高预热温度 ,来确保反应的自发进行。

自蔓延高温合成Ti_2SC材料

以钛粉、硫粉和石墨粉体为原料,采用自蔓延高温合成技术(SHS)制备钛硫碳(Ti2SC)陶瓷材料,研究不同原料配比和助剂对反应合成Ti2SC的影响。利用X射线衍射仪和扫描电镜对合成产物进行物相组成和形貌分析,探讨反应合成Ti2SC材料的反应机制。研究结果表明,2Ti/S/C粉体自蔓延高温合成的产物中主相为Ti2SC,还包括少量的TiC与Ti3S4。主产物Ti2SC的晶粒有片状和板条状2种形貌。原料中添加过量的S,可抑制TiC形成,促进Ti3S4合成;添加适量的Al助剂可促进Ti2SC合成,抑制TiC和Ti3S4形成。2Ti-S-C体系的绝热燃烧温度达2 398 K。Ti2SC的形成机制是:在Ti-S-C反应体系中,Ti与S首先反应形成液相Ti-S,然后Ti与C反应形成TiC,最后,液相Ti-S与TiC反应形成Ti2SC。

自蔓延高温合成碳化钛粉末

综述了自蔓延高温合成碳化钛粉末的研究成果，包括热点火、燃烧反应动力学、工艺过程、碳钛相互作用机理及实验方法等，并指出了其发展趋势。

Al-Ti-TiO_2体系自蔓延高温合成及机理

采用自蔓延高温合成技术制备了 Ti Al/ Al2 O3复合材料 ,研究了原料配比对合成过程及产物特征的影响 ,结果表明 ,随着 Al2 O3含量的增加 ,燃烧温度和燃烧速度均增大 ,材料的致密度得到改善。 Al2 O3颗粒尺寸小于 1μm ,分布于基体交界处 ,有一定程度的团聚。通过差热分析研究了 Al- Ti- Ti O2 体系反应过程 ,发现 Al- Ti O2 还原较晚开始 ,但由于激活能低而速度较快 ,因此较早完成。Ti Al3最早生成 ,但只作为中间产物存在 ,随后向 Ti Al和 Ti3Al相转变的过程为控制环节 。

自蔓延还原合成BN反应机理

结合差热分析 ,通过研究B2 O3 和Al在不同温度下的反应以及在不同氮气压力中的自蔓延实验 ,探讨了B2 O3 Al N2 体系自蔓延还原合成BN的反应机理。结果表明 :铝热还原B2 O3 的反应是一个分步过程 ,低于 82 0℃时 ,B2 O3 与Al缓慢反应生成Al4 B2 O9;高于 82 0℃时 ,B2 O3 与Al剧烈反应生成Al4 B2 O9;高于 10 5 0℃时 ,Al与在低温生成的Al4 B2 O9反应生成Al18B4 O3 3 ;在更高的温度下 ,Al18B4 O3 3 继续被Al还原成B。还原反应生成的B多为无定形态 ,还原出的B在高压氮气中被氮化成BN。生成的BN中 ,部分为六方BN ,另一部分为未知晶体结构的BN ,其形态近似立方体。

Ti/Al/TiN体系自蔓延高温合成钛铝氮复合材料

以Ti,Al和TiN粉体为原料,采用自蔓延高温合成技术制备Ti_2AlN材料,研究原料配比对反应合成Ti_2AlN的影响,并分析Ti_2AlN的形成机制。结果表明:Ti/Al/TiN体系自蔓延高温合成产物主要由TiN,Al_3Ti和Ti_2AlN组成。原料中适当添加过量的Al或Ti,均可显著促进Ti_2AlN的合成,其中添加过量Ti对促进Ti_2AlN合成的作用更明显。而降低TiN的用量对促进Ti_2Al N合成的作用最明显,可获得高Ti_2AlN含量的钛铝氮材料。自蔓延高温合成Ti_2AlN的反应机制为Ti和Al反应合成Ti-Al化合物,同时形成Ti-Al液相;然后Ti-Al液相包裹住TiN晶粒;最后以TiN晶粒为核心,TiN晶粒逐渐与周围的Ti-Al液相反应合成板条状Ti_2AlN。