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。

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。

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。

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。

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.

电场作用下75wt%Fe-25wt%(Ti+C)体系燃烧合成的探讨

采用Gleeble热模拟机对75Fe-25(Ti+C)体系在电场作用下的燃烧合成进行探讨,结果表明:这种不能采用普通SHS技术进行燃烧合成的体系,当预设升温速度为600℃/s时,在电场作用下仍不能实现燃烧合成;而当预设升温速度提高到1 000℃/s时,在电场作用下该体系能在743℃发生燃烧合成反应,合成产物由TiC和Fe组成,其中细小的TiC颗粒有一定程度的团聚现象。

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。