自蔓延高温合成法（SHS）制备Al-Ti-C中间合金的研究

采用自蔓延高温合成（SHS）技术制备出了一种用于铝及铝合金晶粒细化的Al-Ti-C中间合金，并研究了压坯密度、压坯直径、预热温度对自蔓延高温合成Al-Ti-C中间合金时的燃烧温度及微观组织结构的影响。结果表明：采用SHS法合成的Al-Ti-C中间合金由Al，Al3Ti，TiC3相组成：本研究中压坯压力、预热温度对反应合成Al-Ti-C中间合金时的燃烧温度及产物的微观组织结构有较大的影响，而压坯直径变化对微观组织的影响不是很大。     

一种镁基复合材料制备技术研究

利用粉末混合与加压法制备了Mg、Y2O3和SiC的混合粉末压坯,在氩弧热源作用下,通过基板的热传导和上部混合粉末压坯自蔓延释放的能量获得镁基复合材料,利用X-衍射方法和光学显微镜分析了混合粉末、混合粉末压坯和镁基复合材料的物相组成、显微组织。结果表明:在氩弧热源作用下,通过基板的热传导和上部混合粉末压坯自蔓延释放的能量可获得镁基复合材料;混合粉末相为Mg、Mg2SiO4、Y5Si3、SiC、Y2O3和Mg24Y5,表明界面发生反应,有新相生成;镁基复合材料由黑色大块Mg、SiC强化组织等组成。     

自蔓延制备NiAl涂层温度场的数值模拟与分析

采用有限元模型和具备温度判据的热源子程序模拟自蔓延过程,分析工艺参数对自蔓延过程温度场的影响规律。通过实验测试表面及体系内部的温度随时间的变化,用以验证有限元模型和热源子程序的有效性。结果表明:自蔓延过程中燃烧波的形貌一致,压坯表面温度分布相近,该有限元模型能够准确反映自蔓延过程的温度变化。钢基体表面温度随燃烧波的扩展依次达到最高温度,且各位置所能达到最高温度不相同,呈波浪分布,温度范围为913.4~1 044.0℃。预热使Ni/Al压坯和基体表面温度升高,且后者升温幅度相对较小。在预热到300℃时,基体表面温度可达到1 123.3℃。由中间引燃Ni/Al反应时,与一侧引燃相比,蔓延速率相同,但蔓延时间减少一半,使得燃烧更集中,压坯和基体中的温度更高。     

电场作用下压坯密度对W—C—Co体系燃烧合成的影响

采用Gleeble-3500D热模拟机,在电场和大热流密度作用下,研究压坯密度对88(W+C)-12Co(质量分数)粉末压坯燃烧合成的影响.结果表明:当压坯相对密度为71%～75%,体系的点火温度为727～753℃;随压坯密度提高,体系点火温度降低,点火延迟时间有所缩短,但变化幅度不大.同时,合成产物的XRD和SEM结果表明:压坯密度对燃烧合成产物的相组成影响不大,均由WC和W2C组成;但随压坯密度增大,产物中碳化钨颗粒逐渐减小.     

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?(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.     

Al-Ni-CuO中间层自蔓延连接Cf/Al与TiAl接头的微观形貌及其形成机制

采用14Al-2Ni-3CuO中间层真空加热实现了Cf/Al复合材料与TiAl合金的自蔓延连接,获得了良好的接头.分析了Al-Ni-CuO粉末中间层的DTA曲线,研究了其放热机制,阐述了接头界面的形成过程.结果表明,加热温度升高到500℃,铝与CuO即发生氧化还原反应,放出大量的热;加热温度升高到600℃左右,中间层局部的实际温度已经超过了铝的熔点,铝开始熔化,液态铝将固态镍包围,铝与镍发生反应,生成NiAl3.在最终接头的TiAl侧,中间层与TiAl生成TiAl3;在Cf/Al侧,中间层与Cf/Al生成NiAl3;中间层中的镍向Cf/Al复合材料中扩散,与铝基体发生反应生成NiAl3.     

低温燃烧合成Ce0.8Nd0.2O1.9固溶体纳米粉末

采用低温燃烧合成工艺在甘氨酸-硝酸盐体系中制备出Ce0.8Nd0.2O1.9固溶体纳米粉末,重点考察了甘氨酸与硝酸盐的配比（G/N）以及焙烧温度对粉末特性的影响.通过热重-差示扫描量热分析（TG-DSC）得知,燃烧反应的点火温度为257℃.利用X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、比表面积仪（BET）及傅里叶红外光谱（FTIR）等手段对粉末的结构、形貌、成分、尺寸及比表面积进行了分析.结果表明：燃烧反应后直接得到萤石型结构的单相固溶体,晶粒尺寸为8nm-12nm之间，比表向积为38m^2/g～47m^2／g；晶粒尺寸随焙烧温度升高而增加，在800℃下焙烧1h后，可以去除反应残留物质，并使获得的品形更加完整。     

低温燃烧合成La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2．85固体电解质粉末

低温燃烧合成工艺结合了溶液法和高温自蔓延合成超细粉末工艺的特点，可以在较低的温度下引发化学反应，并利用反应自身的放热效应维持反应的继续进行。在硝酸盐．柠檬酸体系中用该工艺直接合成了比表面积超过120m^2／g的La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85固体电解质超细粉末。研究了硝酸盐溶液起始浓度和pH值对产物性能的影响。     

燃烧合成方式对形成Ni_3Al的影响

为研究自蔓延和热爆两种燃烧合成方式对产物Ni3Al组织的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)观察对比了合成试样中的不同显微组织,利用X射线衍射(XRD)分析比较了合成产物相的差别,并通过透射电镜(TEM)比较了两种方式下合成相粒子析出情况。结果表明:自蔓延反应产物形成共晶组织,热爆反应则生成枝晶组织;虽然两种方式反应物的XRD分析结果相同,但是自蔓延反应产物的相峰强度显著高于热爆反应产物;热爆反应产物相粒子产生的偏聚比自蔓延反应产物相明显。     

低温燃烧合成Ce_(0.8)Nd_(0.2)O_(1.9)固溶体纳米粉末

采用低温燃烧合成工艺在甘氨酸-硝酸盐体系中制备出Ce0.8Nd0.2O1.9固溶体纳米粉末,重点考察了甘氨酸与硝酸盐的配比(G/N)以及焙烧温度对粉末特性的影响。通过热重-差示扫描量热分析(TG-DSC)得知,燃烧反应的点火温度为257℃。利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、比表面积仪(BET)及傅里叶红外光谱(FTIR)等手段对粉末的结构、形貌、成分、尺寸及比表面积进行了分析。结果表明:燃烧反应后直接得到萤石型结构的单相固溶体,晶粒尺寸为8nm~12nm之间,比表面积为38m2/g~47m2/g;晶粒尺寸随焙烧温度升高而增加,在800℃下焙烧1h后,可以去除反应残留物质,并使获得的晶形更加完整。     

金刚石对Ni-Al自蔓延反应过程的影响

本研究主要针对Ni-Al自蔓延反应燃烧过程和加入金刚石磨料后的变化,其反应产物的微观形貌,以及SHS反应后金刚石的表面特征及强度的变化进行的探讨。结果表明:添加含量大于15%的金刚石时,Ni-Al体系的燃烧波速度和燃烧温度均随金刚石含量的增大而降低,呈现出振荡燃烧模式。添加含量小于15%的金刚石时,Ni-Al体系燃烧波速度和燃烧温度影响不大,呈现出稳态燃烧模式。添加20%金刚石Ni-Al体系的SHS反应产物主要有NiAl、Ni2Al3、Ni3Al和NiAl3。SHS反应的瞬时高温使一部分金刚石表面由黄色变成了褐色或黑色,且在金刚石表面产生了较多蚀坑,而蚀坑表面由很多球状颗粒。金刚石的平均抗压强度比SHS反应前降低了23%。     

Self-propagating high-temperature synthesis in Ti-W-C system

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＳｅｌｆ ｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓ(ＳＨＳ)ｏｒｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ,ｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂｙＭｅｚｈａｎｏｖｅｔａｌｉｎｔｈｅ 196 0’ｓ .Ｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｔｒａｄｉｔｉｏｎ ａｌｍｅｔｈｏｄｓ,ｉｔｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｉｎｃｌｕｄｅｈｉｇｈ ｐｕｒｉｔｙｏｆｐｒｏｄｕｃｔｓ ,ｌｏｗｅｎｅｒｇｙｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ,ｒａｐｉｄｒｅａｃｔｉｏｎａｎｄｓｉｍｐｌｉｃｉｔｙｏｆｐｒｏｃｅｓｓ[1] .Ｂｅｃａ…     

Fabrication of grinding tool material by the SHS of Ni-Al/diamond/dilute

A mixture of Ni-Cr-P, Cu and B powder was used as a dilute for modifying the microstructure of the reacted product and easing the fast propagating rate and the high temperature in the self-propagating high-temperature synthesis (SHS) of Ni-Al matrix grinding tool material. The SHS process of the Ni-Al/diamond/dilute was examined and the microstructure of the reacted product was analyzed by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The grinding performance of the tool was tested in the grinding of a synthetic single crystal of sapphire. The results showed that the dilute substantially reduced the propagating rate and the combustion temperature of Ni-Al SHS. Besides the dominating intermetallics NiAl and NiAl₃, Ni₄Al₃ was also identified in the reacted Ni-Al/diamond/dilute composite owing to the Ni rich environment. In the reacted composite there was a Cr-rich zone at the boundary of the diamond grit due to the formation of Cr₃C₂ between Cr and the diamond. In the grinding a lower wear rate and a better retention ability of diamond grits could be achieved for the grinding tool material that contained finer diamond grits.     

45（Ti＋C）＋55Fe（wt－％）的自蔓延燃烧反应过程

采用强制冷却方法使成分为４５（Ｔｉ＋Ｃ）＋５５Ｆｅ（ｗｔ－％）的混合粉压坯在燃烧合成时自行熄灭，得到了保留组织转变过程的产物。对其进行了Ｘ射线衍射分析和扫描电镜观察，计算了燃烧绝热温度Ｔ_（ａｄ），测定了实际燃烧温度Ｔ_ｃ和燃烧波温度轮廓。结果表明，燃烧是以固态反应为主的；固态反应引起了Ｔｉ粉和Ｆｅ粉内燃烧反应的非同步性，ＴｉＣ粒子分别在原Ｔｉ粉和Ｆｅ粉的位置相继形成；固态反应还导致了反应的不完全性，原子固态扩散的较低速率使尺寸较大的Ｆｅ粉内残留少量无ＴｉＣ粒子分布区。     

Preparation of MoB and MoB–MoSi2 composites by combustion synthesis in SHS mode

Combustion synthesis in the mode of self-propagating high-temperature synthesis (SHS) was carried out in the Mo–B and Mo–B–Si systems for the preparation of molybdenum boride MoB and the composite of MoB–MoSi₂ from elemental powder compacts. Under a preheating temperature above 150 °C, the reaction of Mo with boron in the sample compact of Mo:B = 1:1 is characterized by a planar combustion front propagating in a self-sustaining and steady manner. As the preheating temperature or sample compaction density increased, combustion temperature was found to increase and the propagation rate of the combustion front was correspondingly enhanced. Moreover, the XRD analysis provides evidence of yielding nearly single-phase -MoB from the Mo–B sample at equiatomic stoichiometry. In the synthesis of MoB–MoSi₂ composites, the starting stoichiometry of the Mo–B–Si powder compact was varied so as to produce the final composites containing 20–80 mol% MoB. It was also found the increase of flame-front velocity and combustion temperature with increasing MoB content formed in the composite. The composition analysis by XRD shows excellent conversion from the Mo–B–Si powder compact to the MoB–MoSi₂ composite through the SHS reaction; that is, in addition to a small amount of Mo₅Si₃, the as-synthesized composite is composed entirely of MoB and MoSi₂.     

Fabrication of hexagonal boron nitride based ceramics by combustion synthesis

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＢｅｃａｕｓｅａｔｏｍｉｃ ｐａｃｋｉｎｇ ｐａｔｔｅｒｎｉｎｈｅｘａｇｏｎａｌｂｏｒｏｎｎｉｔｒｉｄｅ (ｈ ＢＮ )ｃｒｙｓｔａｌｓｉｓｈｅｘａｇｏｎａｌｃｌｏｓｅ ｐａｃｋｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｉｍｉｌａｒｔｏｇｒａｐｈｉｔｅ ,ｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｈ ＢＮｉｎｃｌｕｄｅｌｏｗｔｈｅｒｍａｌｅｘｐａｎｓｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ,ｈｉｇｈｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙａｎｄｈｉｇｈｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｔｏｔｈｅｒｍａｌｓｈｏｏｋａｎｄｃｏｒｒｏｓｉｏｎ …     

成分配比对自蔓延高温合成Ni-Al金属间化合物的影响

以镍粉和铝粉为主要原料,采用自蔓延高温合成技术,制备Ni-Al金属间化合物。研究了成分配比对热爆反应的影响,绘制了热爆反应曲线,分析了热爆反应机理及产物的显微组织特征。研究结果表明:成分配比和压坯密度对热爆反应均有不同程度的影响。增加Al含量、加大压坯密度都会缩短热爆起始时间、降低热爆起始温度;反应起始温度低于Ni-Al系的最低共晶温度(640℃)。本文初步确定了Ni-Al系的热爆反应是由固固扩散反应引发的。Ni-32Al的反应产物为均一的NiAl相。     

Effects of aluminum concentration and compact thickness on reaction synthesis of Ni3Al---NiAl alloys

The effects of aluminum concentration and green compact thickness on the reaction synthesis of powder compacts containing 25 to 40 at. %Al were studied under a uniaxial compressive stress of 10 MPa. The results indicate that both reaction product and material density are sensitive to these two parameters. For all powder compacts with a thickness of 5 mm, no temperature increase was detected during reaction synthesis, indicating no formation of transient liquid phases and thus no self-sustaining combustion reaction. For 6- and 7-mm-thick compacts containing 40% Al, a full synthesis reaction took place, resulting in production of the NiAl alloy with a high material density (>98%) and a fine grain size (14 μm). Other compacts containing 25 and 30% Al showed a coexistence of partially and fully reacted zones, with the reaction zone size strongly dependent on aluminum concentration and compact thickness. All the results are discussed in terms of local heat accumulation and heat transfer as well as thermodynamic analyses of exothermic reactions during each reaction step.     

Ni-Al金属间化合物合成机理的研究

采用粉末冶金法以铝粉和镍粉为原料合成NiAl和Ni3Al金属间化合物粉体,对Ni-Al金属间化合物及相关反应进行了热力学计算,并对不同的反应阶段进行了动力学分析,总结出Ni-Al金属固相反应过程的机理。实验结果表明,Ni-Al金属固相反应生成物形成的顺序为NiAl3→Ni2Al3→NiAl→Ni3Al。Ni粉和Al粉原子配比为1︰1的物料,在750℃左右反应可以获得结晶完整纯度较高的NiAl粉体,反应温度超过铝熔点温度时,升高温度对反应产物的成分影响不大;Ni粉和Al粉原子配比为3︰1的物料,在1 200℃左右反应可以获得结晶完整纯度较高的Ni3Al粉体,提高反应温度有利于提高Ni3Al的转化率。