自蔓延高温合成TiNi多孔体合金

为了开发新型的生体材料，本文对自蔓延高温合成TiNi多孔体合金——人造骨材料进行了研究。以单质钛粉和镍粉作原料，在氩气保护条件下，采用预热点燃模式和热爆模式制得了不同形态的多孔TiNi形状记忆合金。采用SEM和XRD分析了样品的孔洞特征和相组成，测试了其力学性能，并研究了合成条件参数与样品表面形貌和孔隙状态之间的关系。结果表明，用SHS法制备TiNi多孔体合金是可行的。     

钨酸铵溶液浓度对超微钨粉形貌的影响

以钨酸铵溶液为原料，采用超声喷雾干燥法制备了超微钨粉。研究了该方法中钨酸铵浓度对超微钨粉形貌的影响。结果表明，当溶液中钨酸铵的浓度为10%时，得到了球形度很好的非完全结晶的前驱体。当钨酸铵浓度达25％时，得到了层片状的晶态前驱体。钨酸铵溶液浓度对干燥时晶体生长速度具有重要的影响。分别采用这2种前驱体在630℃，保温30min和氢气流莆4L／min条仲下能够完全还原，得到超微α—W粉。所制得的钨粉形貌完全遗传了其前驱体的形貌，分别得到球状和层状钨粉。球状钨粉由纳米颗粒聚集而成。片层状钨粉的厚度在1mm以下。     

Cu-Fe-Cr原位复合材料的纤维相结构

通过感应熔炼和冷拔变形制备了Cu 16Fe 2Cr原位复合材料 ,将铜基体选择腐蚀后提取出了纤维 ,采用SEM和TEM观察分析了纤维相结构。在较低的应变量 (η =1.6 7)时 ,纤维不均匀 ,随着变形量的增大 (η =5 .42 ) ,纤维外形变得均匀。在 η =5 .42时 ,一个显著的特点是单根Fe Cr纤维分为一些由晶界隔开的平行亚单元 (宽度约为 10 0nm) ,通过亚单元共同的 [110 ]衍射获得了晶粒之间的相对取向 ,相邻晶粒的取向角在 3°～ 15°之间。     

Cu-Fe-Cr原位复合材料中的纤维相

通过感应熔炼、铸造、锻造和冷拔变形制备了Cu-16Fe-2Cr(质量分数,％)原位复合材料,最终线材(其轧制后的冷拔变形量达到η=ln(A_0/A)=5.42,A_0和A分别为冷拔起始和冷拔后线材的横截面面积)的抗拉强度为980 MPa。将Cu基体选择腐蚀后提取出纤维,采用SEM和TEM观察分析纤维相组织形态。在较低的应变量时,一些Fe—Cr纤维保持着与铸态树枝晶相同的bcc单晶结构,选区电子衍射表明纤维已经形成了〈110〉织构。在较高的应变量时,单根Fe-Cr纤维分为一些由晶界隔开的平行亚单元(宽度约为100 nm),通过亚单元共同的[110]衍射获得了晶粒之间的相对取向关系,相邻晶粒的偏差角在11°—82°之间。根据Hall-Petch关系讨论了原位复合材料的强度问题。     

含锶核素(Sr2+)高放射性废物的SHS固化

采用自蔓延高温合成技术(SHS)制备了对Sr2 锶核素有不同包容量的钙钛矿人造岩石固化体,测定了其物理性能.采用PCT法,X射线衍射(XRD)、透射电镜分析了固化体的浸出率、微观结构和相组分.试验结果表明:该方法可获得较高的反应温度,可使反应在瞬间完成,而且获得的产物具有密度高、成分均匀、浸出率低、包容量大等优点,从而达到封闭、隔离高放废物的目的.     

SHS-离心熔覆W-C-Fe金属陶瓷涂层的组织与耐磨性研究

以Fe2O3,WO3,Al,C为反应原料,采用SHS-离心法制备W-C-Fe内衬复合钢管。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)分析了涂层的组织,用显微硬度仪测量内衬层硬度,并通过磨粒磨损试验测量了该涂层的耐磨性。结果表明,涂层组织包括主相Fe3W3C及少量的WC,W2C,Fe3C,Fe。涂层组织呈梯度分布,靠近基体处晶粒细小,远离基体处晶粒呈粗大树枝状。涂层硬度为13.5±1.6GPa。涂层的主要磨损机制为显微切削。涂层的相对耐磨性是淬火45#钢的16倍以上。     

自蔓延高温合成钴-钛系多孔合金

采用自蔓延高温合成制备了Co-Ti多孔体新型人体骨、关节材料。以Ti粉和Co粉按原子比Ti∶Co=1∶1与Ti∶Co=2∶12种配比的原料,在10Pa负压条件下,500℃预热2min点燃进行自蔓延合成反应。对反应产物进行XRD分析和SEM观察及力学性能测试。结果表明,2种合成产物分别为单相CoTi和CoTi2。CoTi的结构和力学性能比CoTi2优越。其孔隙率为40.9%,抗压强度308MPa,抗折强度134MPa,弹性模量11.6GPa,与人体骨、关节具有很好的力学性能相容性。因此用SHS法制备的CoTi多孔合金有望作为一种新型人体植入材料获得开发应用。     

Ti及Ti-6Al-4V的水基凝胶注模成形研究

将凝胶注模工艺应用于金属Ti及Ti-6Al-4V合金粉末的坯体成形,研究了高固相含量的Ti粉和Ti-6Al-4V合金粉末的料浆的制备.结果表明,用凝胶注模工艺制备出了固相含量为54ψ%的钛合金粉末料浆和形状复杂的坯体;粉末的颗粒形状是影响料浆固相含量的重要因素,球形粉末配制成的浆料固相含量最高,近球形次之,片状最低;分散剂柠檬酸铵也可以显著提高浆料的固相含量.     

用SHS将核废物固定于类矿石

分析了钛酸锶(SrTiO3)的晶体结构和性能，利用自蔓延高温合成反应生成钛酸锶(SrTiO3)，使Sr^2 直接参与合成反应，从根本上解决了Sr^2 包容量的问题。通过多种现代分析技术研究了钛酸锶固化体的物理、化学性能。结果表明固化体样品密度高、孔隙率小、浸出率低且稳定性高，技术和经济上可行。表明自蔓延高温技术制备的钛酸锶是固化锶核素的理想固化体．     

反应熔覆原位自生高锰钢表面TiC-(Cr,Fe)_7C_3复合材料的结构与性能

以Ti粉、石墨粉和Cr粉为原料采用反应熔覆技术,结合自蔓延高温合成与真空消失模铸造法,在Mn13高锰钢表面制备不同Cr含量的TiC-(Cr,Fe)7C3复合材料涂层。通过扫描电镜(SEM)结合X射线能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)分析,研究涂层的微观结构与成分。结果表明:Cr溶于Fe形成M7C3型化合物,TiC颗粒的分布随Cr含量增加而更加均匀、尺寸逐渐变小。分析3种不同Cr含量材料的力学性能,结果表明Cr含量(质量分数)为15%时涂层的硬度最高,耐磨性能最好。