Ti-Si多孔材料的燃烧合成与孔隙结构特征

以Ti、Si元素粉末为原料,采用燃烧合成技术制备了Ti:Si原子配比分别为1:1、5:4、5:3、3:1的4种多孔材料,对其燃烧合成特征、相组成、孔结构以及微观形貌进行了分析。结果表明:随着Ti含量的增加,Ti-Si体系反应程度先加剧后减弱,燃烧温度表现为先升高后降低的变化趋势,最高燃烧温度达2075 K;燃烧产物分别以TiSi、Ti5Si4、Ti5Si3、Ti5Si3相为主。多孔材料开孔率为42.43%~49.42%,体积中值孔径处于64.10~18.11μm;抗压强度最高达到23.15MPa。造孔机制主要包括粉末压坯颗粒间的原始孔隙;燃烧合成反应过程中先熔化的硅颗粒在毛细作用下发生流动形成的原位孔隙;原位孔隙和颗粒间原始孔隙结合形成的大孔隙;燃烧合成过程中因熔化析出作用导致摩尔体积下降形成的小孔隙。     

热爆法制备FeAl基金属间化合物多孔材料（英文）

以Fe、Al粉末为原料,采用热爆法制备FeAl基金属间化合物多孔材料,研究烧结温度对其相组成、孔结构以及抗氧化性能的影响。结果表明:Fe-Al的热爆反应发生在636°C,1000°C烧结后得到单相FeAl金属间化合物多孔材料;多孔材料的开孔率达65%,其主要由连续的颗粒骨架、骨架之间的大孔隙和骨架内部的小孔隙构成;孔隙主要来自粉末压坯颗粒之间存在的原始大孔隙、烧结过程中熔化的Al颗粒在毛细作用下发生流动形成的原位大孔隙以及析出过程中在Fe-Al产物颗粒之间形成的小孔隙。此外,FeAl多孔材料在650°C空气气氛中表现出较好的抗高温氧化性能。     

无压烧结Ti-Al多孔材料的组织结构与反应机制

以Ti和Al 2种粉末为原料,采用粉末压制一无压烧结技术制备了TiAl多孔材料,并对其宏观形貌、相组成、孔结构、反应机制和孔隙形成机理进行了分析。结果表明:Ti-Al粉末压坯在烧结过程中发生了明显的体积膨胀,多孔材料的总孔隙率为49.88%~57.53%,开孔率为47.60%~56.15%。多孔材料主要由连续的颗粒骨架、骨架之间的大孔隙和骨架内部的小孔隙构成,孔隙主要来自粉末压坯颗粒之间存在的原始大孔隙、无压烧结过程中先熔化的Al颗粒在毛细作用下发生流动形成的原位大孔隙和析出过程在Ti-Al产物颗粒之间形成的小孔隙。Ti-Al多孔材料主要由TiAl_3单相构成,无压烧结过程中Ti-Al之间发生了热爆反应。     

Microstructure and Formation Mechanism of Porous Ti-Al Intermetallics Prepared by Pressureless Sintering

以Ti和Al 2种粉末为原料,采用粉末压制-无压烧结技术制备了TiAl多孔材料,并对其宏观形貌、相组成、孔结构、反应机制和孔隙形成机理进行了分析。结果表明：Ti-Al粉末压坯在烧结过程中发生了明显的体积膨胀,多孔材料的总孔隙率为49.88%~57.53%,开孔率为47.60%~56.15%。多孔材料主要由连续的颗粒骨架、骨架之间的大孔隙和骨架内部的小孔隙构成,孔隙主要来自粉末压坯颗粒之间存在的原始大孔隙、无压烧结过程中先熔化的Al颗粒在毛细作用下发生流动形成的原位大孔隙和析出过程在Ti-Al产物颗粒之间形成的小孔隙。Ti-Al多孔材料主要由TiAl3单相构成,无压烧结过程中Ti-Al之间发生了热爆反应。     

原位反应浸渗法制备(B4C+Ti)混杂增强Mg及AZ91D复合材料及其阻尼性能

针对B_4C/Mg体系润湿性较差导致复合效率低下的问题,加入高熔点、不互熔金属Ti颗粒来改善该体系的润湿性,并成功利用原位反应浸渗法实现(B_4C+Ti)/Mg和(B_4C+Ti)/AZ91D复合材料的高效、低成本制备。对制备的(B_4C+Ti)/Mg和(B_4C+Ti)/AZ91D复合材料的微观组织、生成物相以及室温和高温阻尼性能进行了分析与表征。结果表明,制备温度对复合材料的微观组织和生成物相有较大的影响;随着制备温度的升高,原始颗粒之间的原位反应程度逐渐趋于完全,(B_4C+Ti)/AZ91D复合材料的微观组织逐渐由颗粒增强结构转变为网络互穿结构。(B_4C+Ti)/Mg和(B_4C+Ti)/AZ91D复合材料的室温和高温阻尼性能分别随着应变振幅和温度的升高而增强,主要作用机制为位错阻尼和界面阻尼机制。     

激光反应合成TiCp/Ti复合材料涂层机理分析

利用大功率脉冲Nd：YAG激光器,在Ti6A14V合金表面制备TiC增强金属基复合材料改性层：分别采用10％质量百分比的W2C,Cr3C2与纯钛粉末混合,通过激光熔化处理工艺,在Ti6A14V表面制备原位合成TiC／Ti金属基复合材料改性层。结果表明,在适宜的激光辐照工艺条件下,随预置合金粉末种类的不同,复合材料基体组织结构分别由单相α-Ti及β-Ti组成,弥散细小的TiC颗粒增强相均匀分布于Ti基复合材料涂层中,熔覆层内增强相与复合材料基体界面洁净,无任何界面反应相生成。     

原位合成含钛陶瓷相增强Fe基合金熔覆层研究

以Fe901、Ti、B_4C和h-BN粉为原料,采用反应等离子熔覆方法在Q235钢基本上原位合成了含钛陶瓷相增强Fe基合金熔覆层。研究表明:相比B_4C,Fe更易与h-BN反应形成铁硼化物,当同时添加B_4C和h-BN时,B_4C/h-BN比减小至一定值后将导致熔覆层中Fe B含量升高和Ti_2N、Ti B等中间产物形成,但却可抑制陶瓷相长大。熔覆层显微组织均具有梯度分布特征,Ti B_2大小和形态受熔池温度和成分影响。熔覆层显微硬度随h-BN添加量增加而降低,Ti:B_4C:BN摩尔比为3:1:0时熔覆层近表面层HV_(0.2)显微硬度可高达11.26 GPa。     

选择性激光烧结石墨件的抗氧化性能

选择性激光烧结成型技术所制备的石墨件内部疏松多孔,其抗氧化性能不佳,难以直接作为高温功能结构件使用。本文通过改变石墨/酚醛树脂混合粉末的组成以及石墨件后处理工艺来提高其高温抗氧化性能,并考察了石墨件在900～1100℃的抗氧化性能。结果表明,在石墨/酚醛树脂混合粉末中添加硅粉和碳化硼粉末并在1100℃氧化时,B_4C与SiC两种陶瓷相分别氧化生成B_2O_3和SiO_2,并发生反应形成硼硅酸盐玻璃,降低了石墨件中的微孔数量,从而提高了选择性激光烧结石墨件的抗氧化能力。     

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。     

B_4C粒度对45钢基表面复合材料组织的影响

研究了Ti、B_4C和Ti-Fe混合粉体系自蔓延高温合成制备金属基复合材料时,B_4C粉粒度对复合材料组织的影响。结果表明,B_4C粉末粒度减小,有利于促进高温钢液点燃合金粉末预制块中的各组元,使得各组元的反应充分;生成的TiC和TiB_2增强颗粒的数量也随着增加,且尺寸呈现趋于细小的趋势。当B_4C粉末粒度为500目时,复合材料距离复合层外表面0.5 mm处的硬度为1 693 HV。     

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.     

粉末烧结和燃烧合成法制备多孔TiNiFe合金(英文)

采用粉末烧结法和燃烧合成法制备了多孔Ti50Ni48Fe2(at%)形状记忆合金。前者通过添加不同含量的造孔剂(NH4HCO3)来调节控制多孔合金的孔隙特性如孔隙形貌、孔隙度、平均孔隙尺寸;而后者通过生坯的孔隙度来控制合金的上述孔隙特性。通过两种方法制备的多孔TiNiFe合金的孔隙特性满足多孔植入材料的孔隙要求,是理想的多孔植入候选材料。     

Ni-Cr-Fe多孔材料的制备及抗氧化性能

采用元素粉末反应合成法,利用固相偏扩散的原理进行固相烧结制备Ni-Cr-Fe多孔材料。通过表征多孔材料在不同烧结温度下的膨胀率、孔结构变化及物相组成研究材料的成孔过程,探讨造孔机理;并研究Ni-Cr-Fe多孔材料在1000℃下的高温抗氧化性能。结果表明:Ni-Cr-Fe在1380℃下达到最大膨胀,最大径向膨胀率达7%,开孔隙率为32.5%;最大孔径与透气度分别为90μm和990 m~3/(m~2·k Pa·h)。Cr、Fe元素向Ni元素的偏扩散形成大量丰富孔隙。在氧化实验中,在1000℃高温下氧化560 h后多孔Ni-Cr-Fe最大孔径及透气度变化不大,而同等条件下氧化的Ni-Fe、Ni-Cr多孔材料孔结构变化较明显,表明Ni-Cr-Fe多孔材料具有优异的高温抗氧化性能。     

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.     

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。     

感应熔覆原位TiC/Ti复合涂层的结构特征与纳米力学性能

以钛和石墨为原料,采用预置粉末结合高频感应加热熔化的方法在Ti6Al4V基体表面制备了原位自生TiC增强Ti基复合涂层,研究了涂层微观结构、物相构成、纳米力学性能及显微硬度。结果表明,感应熔覆钛基复合涂层表面平整,内部无裂纹和孔隙,与基体形成了冶金结合;熔覆过程中Ti与石墨充分反应生成TiC增强相,涂层基质相由α-Ti和少量β-Ti构成;TiC在涂层内分布均匀,其纳米压痕硬度和弹性模量高达22和280 GPa,较Ti6Al4V基体分别提高18和130 GPa,因此使复合涂层具有较高的硬度。     

等离子喷涂纳米团聚体粉末的熔化特性研究

纳米陶瓷粉末(CYZ:ZrO2-4.5wt%Y2O3-25wt?O2和YSZ:ZrO2-8wt%Y2O3)经过团聚后,采用等离子喷涂(APS)方法在GH30高温合金表面制备热障涂层(TBC).用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、场发射显微镜(FESEM)和X射线衍射仪(XRD)对团聚体粉末在等离子焰流中的熔化情况、制备的涂层组织结构进行了分析研究.结果表明:团聚后的球形粉末经过等离子弧后对于较大的团聚体颗粒只是表层约1μm被熔化,颗粒内部仍保持原始粉末的纳米结构;制备的涂层主要由熔化结晶部分和未熔化的纳米粒子构成,熔化结晶部分晶粒尺寸为60～80nm,大于原始粉末尺寸;CYZ涂层组成相为稳定的t相和c相,涂层中分布有大量的微裂纹和闭合的孔隙;两种涂层的孔隙率分别为6.2%和7.6%.     

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.     

燃烧合成法制备Al2O3-TiB2多孔陶瓷基复合材料

利用燃烧合成法制备了Al2O3-TiB2多孔陶瓷基复合材料,研究了燃烧合成反应的热力学、预制坯密度、稀释剂以及复合助燃剂对多孔体系和组织形成的影响。结果表明,加入适量稀释剂以及复合助燃剂对多孔组织的形成有很大帮助。稀释剂含量增加,孔尺寸减小;复合助燃剂加入降低了反应的点燃温度,有利于反应的原位进行,获得了孔尺寸分布均匀,孔径变化范围较小的多孔陶瓷基复合材料。     

反应自生Cu-TiB_2-TiC复合材料

研究了Cu-Ti-B4C体系的燃烧合成过程。以Cu,Ti和B4C粉末为原料按不同的配比混料球磨,制成预制块．用热爆方式引燃,原位反应合成以TiB2和TiC颗粒为增强相的Cu基复合材料,采用DTA,XRD和SEM技术对反应过程和产物进行分析．井对反应体系进行热力学计算。结果表明：Ti＋B4C的反应是高放热反应,瞬间完成,随着体系中Cu的增加,反应剧烈程度降低,材料致密度提高,TiC和TiB2颗粒细小、均匀,与基体结合较好。