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。     

NiAl金属间化合物的热爆合成过程研究

以Al粉和Ni粉为主要原料，采用自蔓延高温合成技术，制备Ni—Al基金属间化合物。绘制了热爆反应曲线、描述了热爆反应的过程，分析了热爆反应机理及产物的显微组织特征，研究了热爆反应的边界条件以及各种反应参数对热爆反应的影响。研究结果表明，升温速率和颗粒尺寸对热爆反应均有不同程度的影响。提高升温速率、减小颗粒尺寸均可缩短热爆反应的起始时间，降低热爆反应的起始温度。初步确定了反应起始温度低于Ni—Al系的最低共晶温度（640℃），Ni—A1系的热爆反应是由固一固扩散反应引发的，Ni-32Al的反应产物为单相、均一的NiAl相。     

成分配比和B-Fe对高温合成Ti-Al的影响

以Ti粉、Al粉、B-Fe为主要原料，采用自蔓延高温合成技术，制备Ti-Al基金属间化合物。研究了自蔓延高温合成技术，成分配比，B-Fe以及高温装炉对热爆反应的影响，分析了热爆反应机理以及热爆产物显微组织。结果表明：随Al含量的减少、加热速度的提高，热爆起始时间缩短、热爆反应峰值增加；加入适量B-Fe可以延缓Ti-Al基金属间化合物的热爆反应，抑制Ti3Al的择优生长，达到细化晶粒的效果。反应产物主要为针状或细棒状α2(Ti3Al)和γ(TiAl)两相。     

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。     

原料配比对热爆式燃烧合成反应制备泡沫铝的影响

利用基于Al—Ti—B4c系热爆式燃烧合成反应制备了泡沫铝。调整原料摩尔配比,研究原料配比对燃烧合成反应的影响。通过对燃烧产物进行孔结构分析,发现Al、n及B。c原料摩尔配比为18：4：1及23：4：1时,孔隙率大且燃烧温度较高;对燃烧产物进行SEM分析,发现热爆式燃烧合成反应制备的泡沫铝中存在大量微孔。该体系热爆式燃烧合成反应制备泡沫铝的试验研究,为下一步利用该体系自蔓延式燃烧合成反应制备泡沫铝奠定了实验依据。     

燃烧合成Mg2Ni的影响因素

用XRD和SEM对Mg-Ni体系燃烧合成产物进行了研究。结果表明：Mg—Ni压坯预热至440℃以上均可热爆合成Mg2Ni，且预热速度越大产物越致密；过大的压坯密度，降低了体系的燃烧温度，影响Mg，Ni间的反应程度；而对于细小的Mg粒，由于较高的燃烧温度，导致合成产物出现严重的烧结现象；此外热爆合成产物在一定温度下适当的保温，有助于提高Mg2Ni的纯度。     

电场诱导下压坯密度对Fe-V-C体系燃烧合成的影响

采用Gleeble热模拟机，在电场和大热流密度作用下，研究压坯密度对Fe—V-C三元系粉末压坯燃烧合成的影响。结果表明，当压坯相对密度为73％～83％时，体系的点火温度范围为753-771℃；随压坯密度增大，体系点火温度提高，点火延迟时间增加，所达到的最高温度也有所提高；压坯密度对燃烧合成产物的相组成影响不大，均由FeC、V8C7，和V6C5组成；但随压坯密度增大，产物颗粒有所长大。     

喷丸辅助对冷喷涂Ni-Al含能结构涂层组织及性能的影响

目的 调控冷喷涂Ni-Al含能结构涂层的微观结构,增加涂层中组元间的接触面积,提高涂层反应速度。方法 在Ni、Al混合粉末中引入铸钢弹丸,研究喷丸辅助对冷喷涂Ni-Al涂层微观组织、力学性能和反应特征的影响。采用扫描电镜(SEM)结合定量金相方法,表征Ni-Al涂层微观形貌和Ni、Al组元的接触面积。通过万能材料试验机及分离式霍普金斯压杆(SHPB)测试Ni-Al涂层的压缩力学性能。采用差示扫描量热分析法(DSC)分析Ni-Al涂层的反应温度及放热量。通过高速摄影分析Ni-Al涂层的自蔓延反应过程和燃烧速度。结果 喷丸辅助冷喷涂所制备的Ni-Al涂层整体致密、无宏观裂纹。弹丸冲击提高了涂层中Ni颗粒的变形程度和Ni、Al组元间的接触面积,对涂层密度和Ni、Al活性组元含量无明显影响。喷丸辅助冷喷涂Ni-Al在准静态和动态条件下的抗压强度分别为210~250 MPa及310~335 MPa。引入弹丸提高了冷喷涂Ni-Al涂层的反应活性,反应起始温度下降至422 ℃,并显著提高了冷喷涂Ni-Al含能结构涂层的自蔓延燃烧速度。当钢丸添加量为77%时,涂层燃烧速度达到416 mm/s,提高近5倍。结论 喷丸辅助冷喷涂工艺可在保证涂层力学性能的同时,提高Ni-Al含能结构涂层的反应活性,并显著提高自蔓延燃烧速度,弹丸含量对涂层成分影响不大。     

成分及烧结温度对Fe-Al反应材料反应热的影响

以微米级Fe、Al粉末为原料,通过冷等静压制备了Fe:Al质量比分别为3:7、4:6、5:5的压坯,并利用差示扫描量热仪研究了不同成分配比对压坯反应热的影响,确定出具有最大反应热的压坯成分;采用无压烧结法将该配比压坯烧结成Fe-Al反应材料,并研究了烧结温度对该材料组织结构与反应热的影响。结果表明,质量比为Fe:Al=4:6的压坯具有最大的反应热,达到–589.8 J/g;该压坯在540℃烧结时,生成少量的金属间化合物Al_(13)Fe_4、Fe_2Al_5,使反应热降低,且不利于扩散反应的进一步进行;而在530℃烧结时,无明显金属间化合物生成,反应热略有下降,达到–538.5 J/g。     

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.     

升温速度对自蔓延高温合成Al／TiC复合材料的影响

利用自蔓延高温合成的热爆方式，采用Ｔｉ、Ｃ和Ａｌ三种粉末原料，合成了Ａ１／ＴｉＣ复合材料。研究了升温速度对试样的尺寸变化、热爆开始温度、反应最高温度、产物的相组成、密实度以及微观结构的影响     

引燃模式对自蔓延高温合成Al-Ti-C中间合金的影响

利用Al、Ti、C粉末原料,采用自蔓延高温合成技术(SHS)合成了Al-Ti-C中间合金晶粒细化剂。借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)研究了引燃模式对自蔓延高温合成反应过程及合成产物组织形态的影响。结果表明:两种引燃模式下自蔓延高温合成的Al-Ti-C中间合金由Al、Al3Ti和TiC组成,引燃模式对Al-Ti-C的组织形貌产生重要影响,自蔓延模式下燃烧温度低,合成产物中的第二相粒子细小分散,而热爆模式下燃烧温度高,Al3Ti、TiC长大聚集,影响其晶粒细化性能。     

Ni3Al含量对热爆合成Ni3Al／TiC复合材料的影响

研究了Ｔｉ－Ｃ－Ｎｉ－Ａｌ系统的燃烧合成过程。热爆的发生首先取决于升温速度，其次取决于系统的热放量，产物的密实度也随Ｎｉ３Ａｌ含量变化，Ｎｉ３Ａｌ的质量分数为４０％时达到最大值，借助ＳＥＭ分析了Ｎｉ３Ａｌ含量对产物显微结构的影响。     

纯铜SHS反应热喷涂Al2O3基复合陶瓷涂层的性能研究

    采用SHS(自蔓延高温合成)反应火焰喷涂工艺,将Al-CuO铝热反应体系引入到喷涂陶瓷材料中,在纯铜表面制备Al₂O₃基复合陶瓷涂层.结果表明,SHS反应热喷涂层与基体的结合好于常规热喷涂,辅以Ni-Al合金打底,复合涂层500度下热震循环40次时仍完好无损.复合涂层的XRD图谱表明,在层间及涂层内部生成的NiCu及Al_xCu_y化合物有助于增强涂层的性能,同时Al的适当过量可以起到弥补喷涂过程中Al的损失并为体系提供良好的液相环境的作用,提高反应转化率,降低孔隙率,同时复合涂层具有较好的耐磨性及抗氧化性.     

镍-铝粉末压坯燃烧热分析

以镍-铝混合粉末压坯作为研究对象,利用差热分析(DTA)试验分析了镍-铝粉末压坯的自蔓延反应.并通过在真空炉中加热,观测镍-铝粉末压坯的燃烧状况,对燃烧产物进行X射线衍射(XRD)相组成分析.利用热量传递相关知识,进行理论公式推导分析了镍-铝粉末压坯比表面积对实际燃烧温度的影响,对比了镍-铝粉末压坯不同传热形式的影响.结果表明,镍-铝粉末压坯的自蔓延反应分为3个阶段,固相反应,共晶液相,剧烈反应;镍-铝粉末压坯比表面积的增大会提高实际燃烧温度;镍-铝粉末压坯与周围环境通过导热方式散失的热量大于热辐射方式散失的热量.     

Thermal explosion reaction behaviors between Ti and C with Ni as additive under air and Ar atmosphere

Reaction behaviors and products of thermal explosion reaction from Ni–Ti–C system under air and Ar atmosphere were investigated, respectively. The ignition temperature for the thermal explosion reaction under air is much lower than that under Ar atmosphere. Under two atmospheres, increasing the Ni content and Ti particle size can increase the ignition temperature, respectively. Under air, increasing Ni and C particle sizes can decrease the ignition temperature, but the opposite results are achieved under Ar atmosphere. The reaction products are mainly dependent on the C particle size under two atmospheres.     

Al_3Ti和Al_2O_3增强铝基复合材料的XD合成

通过XD(ExothermicDispersion)法原位反应生成Al2 O3 与Al3Ti复合增强的铝基复合材料 ,结果表明Al/TiO2 经充分混合、挤压成坯后 ,在真空炉中以一定的升温速率加热至 10 73K左右时发生剧烈的化学反应。由SEM ,XRD及能谱分析可知 :生成物Al2 O3 呈等轴颗粒状 ,Al3Ti呈棒状。主要分析了反应过程的热力学并简要说明了影响XD合成的主要因素     

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%。     

The Effect of Pressure on the Combustion Synthesis of a Functionally-Graded Material: TiB2-Al2O3-Al Ceramic- Metal Composite System

This article describes some recent research on the synthesis of functionally-graded materials (FGM using combustion synthesis or self- propagating high-temperature synthesis (SHS). A model ceramic-metal SHS system was investigated based on the reaction system: 3TiO₂ + 3B₂O₃ + (10 + x)Al = 3TiB₂ + 5Al₂O₂ + xAl in which x was varied between 0 and 17 to achieve the required composition and phase gradients in the FGM. The effects of combustion mode, reactant stoichiometry (xAl), green density, and applied loads on the stability of the SHS reaction and density of the FGM product are described.