TiC-Cu复合材料自蔓延高温合成中的显微结构演变

用燃烧波前沿淬熄法研究了自蔓延高温合成(SHS)TiC-Cu复合材料的显微结构演变,用扫描电子显微镜(SEM)观察了燃烧反应中原始粉、反应区和产物区的显微结构,用能谱仪(EDX)分析了各微区的成分变化,测量了燃烧温度Tc,并用XRD分析了反应产物的相组成.结果表明,自蔓延高温合成(SHS)TiC-Cu复合材料的机理为溶解-析出机制.铜粉与钛粉的固态扩散导致低熔点Ti-Cu熔液形成,Ti、Cu、C粉粒逐渐向Ti-Cu熔液中溶解,当Ti-Cu-C熔液中的Ti和C浓度饱和时,从中析出TiC颗粒,同时形成粘结TiC颗粒的Cu基体.     

TiC-Ti复合材料自蔓延高温合成中的组织转变

用燃烧波淬熄法研究了TiC-Ti金属陶瓷自蔓延高温合成（SHS法）中的组织转变和反应机理。淬熄试样中保留了未反应区、反应区及已反应区。用扫描电子显微镜观察了燃烧反应中的显微组织转变过程，用能谱仪分析了各微区的成分变化，测量了燃烧温度Tc，并用XRD分析了反应产物的相组成。实验结果表明：TiC-Ti复合材料的自蔓延高温合成机理可以用溶解-析出机制来描述：Ti首先部分熔化，C溶解在Ti液中，并和Ti发生反应生成TiCx，随着温度的升高，TiCx熔化，形成Ti-C熔体，在降温过程中，细小的TiC大量从Ti-C熔体中析出并聚集，最终形成TiC增强Ti基复合材料。     

TiC-Al金属陶瓷自蔓延高温合成中的显微组织转变

用燃烧波淬熄法研究了TiC-Al金属陶瓷自蔓延高温合成中显微组织的转变,淬熄试样中保留了未反应区、反应区及反应完成区.用扫描电子显微镜观察了燃烧反应中的显微组织转变过程,用能谱仪分析了各微区的成分变化,测量了燃烧温度和燃烧波蔓延速度,并用XRD分析了反应产物相的组成.结果表明,Ti-C-Al系燃烧反应起始于铝粉熔化后与固态钛粉反应生成Al3Ti,并随着反应温度的升高,TiC颗粒从溶有钛和碳的铝熔体中析出;当Al3Ti熔化后,从熔体中也析出TiC颗粒,最终产物组织中除大量的TiC颗粒分布于铝基体中外,还发现有少量的Al3Ti存在,可能与使用的钛粉和铝粉的原料颗粒较粗有关.     

Ni3Al金属间化合物自蔓延高温合成中的显微组织演变

为了研究用Ni粉和Al粉自蔓延高温合成(SHS)Ni3Al过程中的显微组织演变,用燃烧波淬熄法使蔓延的燃烧波自行熄灭,用扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)观察和分析了淬熄试样中的显微组织,测试了燃烧温度,并用X射线衍射(XRD)分析了合成产物的相组成.结果表明,合成反应开始于Al的熔化,从而使Ni粉粒开始部分溶解,Ni与Al原子间的互扩散导致Ni3Al反应扩散层在未溶解的Ni粉粒表面形成并逐渐增厚.该反应具有不完全性,可能是实验中使用了较粗的Ni粉和Al粉的缘故.     

Ti2AlC可加工陶瓷自蔓延高温合成中的显微组织演变

在研究Ti,C,A1摩尔比为2:1:1的混合粉末自蔓延高温合成Ti2A1C过程中的组织演变中,将在试样中蔓延的燃烧波强制淬熄.用扫描电镜观察了淬熄试样中的显微组织演变,测定了其燃烧温度,并用X射线衍射检测了燃烧合成产物的相组成.结果表明:合成反应以Al的熔化为先导;反应过程可用溶解-析出-熔化结晶机制描述;该反应具有不完全性,可能是由于实验中使用了较粗的钛粉和铝粉所致.     

自蔓延法原位合成热喷涂用TiC/Ni复合粉的研究

采用自蔓延高温合成法(SHS)原位合成热喷涂用TiC/Ni金属陶瓷复合粉.利用扫描电镜观察原始粉体和反应产物的微观结构,采用X射线衍射仪对SHS燃烧产物组成进行物相分析.结果表明:SHS原位合成TiC/Ni的陶瓷与金属界面结合良好;Ti-C-Ni预制块反应产物的主要相成分为TiC和Ni;随着预制块相对密度的增加,反应产物的相对密度增加,颗粒之间的孔隙减少.TiC颗粒尺寸减小.     

SHS法制备钛基复合材料用的TiC颗粒

研究了由Ti，C，Al元素粉末通过自蔓延高温合成(SHS)工艺制取TiC颗粒过程中体系物相组成的变化情况，以及合成产物的状态。采用燃烧波淬熄法制备了样品，用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微(SEM)技术分析、检测了所得样品的相组成和微结构。结果表明，在Ti—C—Al系的燃烧合成反应中，分别产生Ti—Al，Ti—C和Al—C间的多个反应，生成多种金属间化合物相，但最终产物以TiC和纯Al相为主。反应产物的形态为纯Al相分隔的符合化学计量比的等轴TiC颗粒多孔堆积体，颗粒大小均匀，尺寸多在2μm一8μm之间。     

基于机械诱发自蔓延反应制备TiC基金属陶瓷的组织与性能

以Ti、Mo、C、Ni粉末为原料在氩气保护下通过高能球磨诱发的自蔓延燃烧反应合成了TiC-Ni和(Ti,Mo)C-Ni复合粉末,将合成的粉末经成形和烧结后制备得到了高韧性的金属陶瓷材料,并对碳化物的形成机理以及金属陶瓷的显微组织与力学性能进行了研究。结果表明:高能球磨诱发的自蔓延燃烧反应释放的热量造成了金属Ni熔化产生液相,Ti、Mo、C不断溶解于液相并发生反应,生成的TiC或(Ti,Mo)C在液相中形成并析出;制备得到的TiC-Ni和(Ti,Mo)C-Ni金属陶瓷易于烧结致密化,其硬度不低于13.2 GPa,弯曲强度不低于1 559 MPa,与传统粉末冶金方法制备的金属陶瓷相当,但是其断裂韧性高于传统金属陶瓷,可达12.04 MPa·m1/2。     

SHS-PHIP法制备TiC-Ni(Mo)金属陶瓷

采用Ti粉、碳黑、Ni粉和Mo粉的混合物，通过自蔓延高温合成(SHS)结合准等静压(PHIP)方法制备了TiC—Ni(Mo)金属陶瓷材料。X射线衍射结果表明，材料由TiC相和Ni合金粘结相组成。扫描电镜观察，球形的TiC颗粒较均匀地分布在Ni合金粘结相中,TiC颗粒尺寸约为2～4μm，在局部较大的TiC颗粒之间存在微孔缺陷。SHS—PHIP法制备的TiC—Ni(Mo)金属陶瓷材料具有良好的致密性和优良的力学性能。     

Ti-B4C-C系在火焰喷涂时的SHS过程

以Ti—B4C—C为反应喷涂体系，依托SHS反应火焰喷涂制备TiC—TiB2复相陶瓷涂层技术，通过水淬熄实验，截取了喷涂过程中飞行不同距离的粒子，观测了不同飞行距离下，中间状态反应产物的宏观特征、成分和组织结构及其变化过程，理论探讨了复合粉体在氧．乙炔火焰焰流中的飞行燃烧过程与反应机理。研究表明，中间状态的反应产物按其宏观特征出现了完全熔融的实心陶瓷液滴、完全熔融的空心陶瓷液滴、表面熔融芯部未熔的陶瓷颗粒和完全未熔的陶瓷颗粒4种。其飞行燃烧过程机理是：SHS反应始于钛粉的熔化，对位于火焰焰流芯部的中小尺寸喷涂团聚颗粒，其燃烧合成受扩散和毛细管机制控制，以爆燃方式进行；对位于火焰焰流外围的较大尺寸喷涂团聚颗粒，其燃烧合成受组元熔解析出机制控制。     

Synthesis of sub-micron nickel particles coated onto aluminum powders via a modified polyol process

Aluminum is commonly used as a fuel additive for propellants. The main limitations to its use lie in comparatively slow ignition and oxidation/combustion kinetics. Combustion performance of aluminized propellants can be improved through the use of Ni-coated Al particles. Sub-micron to nano-sized particles, with their increased reactivity, also improve combustion performance. Hence, in these contexts, fine Ni particles coated onto commercially available micron-sized Al powders using a modified polyol process were synthesized and evaluated. Ni-coated Al powders of various compositions produced by this method showed significant improvement in oxidation kinetics compared to untreated Al powders. The onset oxidation temperatures for the Ni-coated Al powders were found to be significantly reduced compared to pure untreated Al.     

低氮气压下燃烧合成Al掺杂β-SiC粉体的微波介电性能

以硅粉(Si)和炭黑(C)为原料、聚四氟乙烯(PTFE)为助燃剂、铝粉(Al)为掺杂源,在低压氮气气氛中通过燃烧合成的方法制备出Al掺杂β-SiC粉体.用XRD、SEM和EDS对其进行了表征,同时在频率8.2～12.4 GHz范围内对其进行介电常数的测试.结果表明未掺杂Al时生成富碳β-SiC粉体;当掺杂Al时并未生成AlN-SiC固溶体,而是Al原子进入到碳化硅晶格中占据硅的位置形成了Al/SiC固溶体,引起β-SiC晶格常数的逐渐增大.当Al掺杂含量为5 mol%时晶粒最小,同时出现了Al_2O_3杂质相,但是其介电常数实部和介电损耗达到最大值,同时对Al对β-SiC介电损耗的影响进行了讨论.     

不同钛碳摩尔比和铝含量对Ti－Al－C体系燃烧合成Ti3AlC2粉体的影响

以Ti，Al，C和TiC粉末为原料，研究了钛碳摩尔比和Al含量对Ti—Al—C体系燃烧合成产物相组成的影响。实验表明，不同的钛碳摩尔比和Al含量变化，对Ti-Al—C体系燃烧合成Ti3AlC2粉体有很大影响。当Ti／C=1或1．5时，燃烧产物主晶相是TiC，与原料中Al含量变化关系不大；Ti／C=2和Ti／C=3时，主晶相分别是Ti3AlC2和Ti2AlC，它们的衍射峰强度均分别随原料中Al含量增加而增强，当Al含量增加到一定量后，Ti3AlC2和Ti2AlC的衍射峰强度均又减弱；TiC是Ti-Al-C体系燃烧合成Ti3AlC2相的中间产物。     

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。     

Microstructural Characterization of Cold-Sprayed Nanostructured FeAl Intermetallic Compound Coating and its Ball-Milled Feedstock Powders

It is difficult to deposit dense intermetallic compound coatings by cold spraying directly using the compound feedstock powders due to their intrinsic low-temperature brittleness. A method to prepare intermetallic compound coatings in-situ employing cold spraying was developed using a metastable alloy powder assisted with post-heat treatment. In this study, a nanostructured Fe/Al alloy powder was prepared by ball-milling process. The cold-sprayed Fe/Al alloy coating was evolved in-situ to intermetallic compound coating through a post-heat treatment. The microstructural evolution of the Fe-40Al powder during mechanical alloying and the effect of the post-heat treatment on the microstructure of the cold-sprayed Fe(Al) coating were characterized by optical microscopy, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy (TEM), and x-ray diffraction analysis. The results showed that the milled Fe-40Al powder exhibits lamellar microstructure. The microstructure of the as-sprayed Fe(Al) coating depends significantly on that of the as-milled powder. The heat-treatment temperature significantly influences the in-situ evolution of the intermetallic compound. The heat treatment at a temperature of 500 °C results in the complete transformation of Fe(Al) solid solution to FeAl intermetallic compound. This article is an invited paper selected from presentations at the 2007 International Thermal Spray Conference and has been expanded from the original presentation. It is simultaneously published in Global Coating Solutions, Proceedings of the 2007 International Thermal Spray Conference, Beijing, China, May 14-16, 2007, Basil R. Marple, Margaret M. Hyland, Yuk-Chiu Lau, Chang-Jiu Li, Rogerio S. Lima, and Ghislain Montavon, Ed., ASM International, Materials Park, OH, 2007.     

Effect of Mg composition on sintering behaviors and mechanical properties of Al–Cu–Mg alloy

Al–3Cu–Mg alloy was fabricated by the powder metallurgy (P/M) processes. Air-atomized powders of each alloying element were blended with various Mg contents (0.5%, 1.5%, and 2.5%, mass fraction). The compaction pressure was selected to achieve the elastic deformation, local plastic deformation, and plastic deformation of powders, respectively, and the sintering temperatures for each composition were determined, where the liquid phase sintering of Cu is dominant. The microstructural analysis of sintered materials was performed using optical microscope (OM) and scanning electron microscope (SEM) to investigate the sintering behaviors and fracture characteristics. The transverse rupture strength (TRS) of sintered materials decreased with greater Mg content (Al–3Cu–2.5Mg). However, Al–3Cu–0.5Mg alloy exhibited moderate TRS but higher specific strength than Al–3Cu without Mg addition.