SiGw/MoSi2的化学炉自蔓延高温合成及反应过程研究

采用"化学炉"自蔓延高温合成(COSHS)技术,成功地原位合成了SiCw/MoSi2复合粉体.通过在原料中引入Si3N4晶须,在产物中获得了SiC晶须.XRD结果表明,产物中除了主要的MoSi2和SiC相,还含有少量的Mo4.8SiC0.6.研究了中间产物的相组成和反应过程中的温度变化,指出"化学炉"自蔓延合成SiCw/MoSi2复合粉体的反应过程包括如下两步反应:①Mo与Si自蔓延反应生成MoSi2;②Si3N4与C反应生成SiC和N2.     

SiCw／MoSi2的化学炉自蔓延高温合成及反应过程研究

采用“化学炉”自蔓延高温合成（COSHS）技术，成功地原位合成了SiCw／MoSi2复合粉体。通过在原料中引入Si3N4晶须，在产物中获得了SiC晶须。XRD结果表明，产物中除了主要的MoSi2和SiC相，还含有少量的Mo4.8SiC0.6。研究了中间产物的相组成和反应过程中的温度变化，指出“化学炉”自蔓延合成SiCw／MoSi2复合粉体的反应过程包括如下两步反应：①Mo与Si自蔓延反应生成MoSi2；②Si3N4与C反应生成SiC和N2。     

原位无压反应烧结制备SiC-MoSi_2复合材料及其性能研究

利用原位无压反应烧结方法制备了不同配比的SiC/MoSi2复合材料,分析了烧结工艺对产物的影响,研究了原位生成的SiC颗粒对MoSi2基体材料室温力学性能和显微结构的影响.结果表明:原位反应烧结制备SiC/MoSi2的工艺是可行的,反应生成的适量SiC颗粒细化了基体晶粒,改善了其力学性能;与该工艺下制备的纯MoSi2相比,含10%SiC的SiC/MoSi2复合材料室温抗弯强度提高了181%,该复合材料的强化机制为细晶强化和弥散强化,韧化机制为细晶增韧和裂纹偏转.     

干摩擦条件下稀土-Mo5Si3/MoSi2复合材料的摩擦磨损性能

采用高温自蔓延合成了含0.8%稀土-5at%Mo5Si3/MoSi2复合材料粉末,经冷压和高温真空烧结成试样.在MRH-5A型环-块摩擦磨损试验机上,考察了其与调质45#钢配对时的摩擦磨损特性.运用带有微探针的JSM-5610LV型扫描电子显微镜,观察与分析了其磨损表面形貌和相的组成,探讨了该材料的磨损机理,结果表明在干摩擦同等条件下,稀土-Mo5Si3/MoSi2复合材料比纯MoSi2材料具有更好的抗磨损性能,其磨损率比纯MoSi2的至少降低了72%.在低pv值时,稀土-Mo5Si3/MoSi2复合材料的主要磨损失效形式为磨粒磨损和轻微粘着磨损而当pv值≥81.12 N·m/s,则主要为粘着磨损和疲劳断裂.     

工艺参数对Mg—TiO2体系自蔓延高温合成反应的影响

研究物料配比、反应环境真空度、压坯压力、压坯直径等工艺参数对Mg-TiO2自蔓延高温合成过程的影响.根据热力学计算,2Mg TiO2=Ti 2MgO反应的绝热温度介于2068～2148K之间,易发生自蔓延反应.研究表明,Mg-TiO2自蔓延高温合成反应为固-固反应.在试验条件下,Mg与TiO2的摩尔比达到2.9:1时才有金属Ti生成,反应环境的真空度越高反应越完全,压坯压力为250MPa时燃烧温度最高,燃烧波速度随着压坯压力的增大而升高,压坯直径越大燃烧温度越高,当直径超过20mm时基本恒定,此时燃烧速度最大.     

载荷对MoSi2高温磨损性能的影响

采用高温自蔓延合成了MoSi2粉末,经冷压和高温真空烧结成试样。在XP-5型高温摩擦磨损试验机上,考察了MoSi2与Al2O3陶瓷在1 000℃对摩时的摩擦磨损特性。通过带微探针的扫描电子显微镜（SEM）观察与分析了试样表面的磨损形貌及成分组成,并讨论了其磨损机理。结果表明,MoSi2的高温磨损过程存在跑合、过渡期和稳定磨损3个阶段,小于50 N时该材料具有较好的耐磨性;虽然粘着磨损普遍存在,但随着载荷的增大,MoSi2的磨损机理依次还表现出研磨、塑性变形与疲劳断裂。     

MoS2/MoSi2原位复合材料的燃烧合成

采用活化燃烧合成法制备MoS2/MoSi2原位复合材料，用X－射线衍射仪（XRD）对燃烧合成产物进行物相分析。结果表明，产物中MoS2的相对含量与设计含硫量、球磨时间等因素有关。产物中的MoS2量并不是随着设计含硫量和球磨时间的增加而线性增加。产物中MoS2量在设计比例20％MoS2、球磨时间4h以及50℃预热的情况下达到最大值。     

Cu包裹MoSi2复合粉体的制备工艺

用工业MoSi2粉,采用非均相形核法,球磨活化30h,制备Cu包裹MoSi2复合粉体,研究酸性和中性环境中Cu的包裹情况,用X射线衍射、场发射扫描电子显微镜、电子探针等分析手段对复合颗粒进行表征.结果表明,经过包覆反应能够得到大部分包裹着Cu相的MoSi2颗粒.在中性环境中生成的Cu微晶多为球形,而在酸性环境中Cu微晶部分呈规则多面体形状部分呈球形,且有少量Cu2Cl(OH)3形成,两种复合粉体中均有Cu2O存在,这是纳米Cu微晶自发氧化的结果.     

碳源对自蔓延高温合成TiC-Al2O3/Fe3Al复合材料的影响

以天然钛铁矿为主要原料,采用自蔓延高温合成（SHS）技术,通过铝热、碳热还原法合成了金属间化合物／陶瓷基复合材料。探讨了碳源（石墨和碳黑）对FeTiO3-Al—C体系自蔓延高温合成过程及产物结构特征的影响。结果表明：石墨作碳源燃烧合成的TiC更接近于化学计量比的TiC,且TiC颗粒较粗,燃烧温度、燃烧波速度均较高,反映了碳源结构差异对燃烧合成的影响。     

原料组成对Ti3SiC2粉体合成的影响

分别以Ti/Si/Cg /A1、Ti/Si/TiC和TiH2/Si/TiC混合粉末为原料,采用球磨和保护气氛无压烧结法制备Ti3SiC2陶瓷粉末,利用X射线衍射仪和附带能谱仪的场发射扫描电子显微镜对所制备Ti3SiC2粉末的物相、表面形貌、显微结构及元素分布进行对比分析,探讨原料组成对Ti3SiC2粉体合成的影响.结果表明,添加铝对Ti3SiC2粉体合成有显著促进作用,用Ti/Si/Cg/Al组分合成的Ti3SiC2粉体的组织结构最优.     

不同SiC含量注射成形SiCP/Cu复合材料的显微组织与力学性能

采用粉末注射成形工艺成形了SiCP/Cu复合材料,再采用溶剂脱脂、热脱脂和烧结的工艺制备了复合材料试样。研究了成形过程中复合材料显微组织的变化,并研究了烧结后的显微组织、力学性能、磨损性能。研究结果表明：SiCP/Cu复合材料在1050°C且在H2保护下烧结状况良好;复合材料的抗拉强度取决于SiC颗粒的体积分数以及其在基体中的分布状况;SiC含量为5vol.%和10vol.%,微裂纹萌生于SiC颗粒与基体的界面处;SiC含量为15vol.%,微裂纹萌生于SiC颗粒与基体。SiC体积分数为5%、10％、15％的SiCP/Cu复合材料的抗拉强度分别为254MPa、 291 MPa和278MPa。复合材料的力学性能随SiC含量的升高先升高后降低,而其磨损性能随SiC含量的增加而增加。     

泡沫陶瓷孔密度对低浓度瓦斯燃烧特性影响分析

搭建了低浓度瓦斯在碳化硅泡沫陶瓷内燃烧的实验台,研究了碳化硅泡沫陶瓷孔密度对低浓度瓦斯燃烧特性的影响。结果表明:碳化硅泡沫陶瓷孔密度对瓦斯燃烧温度的影响并非线性,也非单向,在10 PPI和40 PPI孔密度下均出现了反常分布,孔密度由10 PPI增加至20 PPI时,泡沫陶瓷中温度增加,增加至30 PPI时温度反而降低,40 PPI的泡沫陶瓷温度又高于30 PPI的;20 PPI的碳化硅泡沫陶瓷综合换热效果最好,燃烧室整体温度水平较高;同一流速下,4种孔密度的碳化硅泡沫陶瓷内的CO浓度都随当量比的增大而减小,而且当量比由0.50上升到0.55时,CO排放急剧减小;CO排放也与孔密度有关,但规律并不明显,大体上可以看出,20 PPI的碳化硅泡沫陶瓷对应的CO排放浓度在所测当量比范围内普遍偏低,而10 PPI的碳化硅泡沫陶瓷对应的CO排放浓度略高;NO的排放规律与CO相反,NO的排放浓度随当量比的增大而不断增加,NO_x的排放趋势和NO的排放趋势大体一致。     

Application of Mechanically Stimulated Combustion Reactions in Processing of Geological Materials

Based on the literature review, the use of methods for metallothermy and self-propagating high-temperature synthesis is considered for processing different geological materials. Combination of mechanochemistry and these methods allows to avoid agglomeration of the products due to high temperature. Mechanically stimulated exothermic processes proceed both in combustion regime and at lower temperature, which makes it possible to combine opening and processing of mineral and technogenic raw material with production of highly dispersed materials.     

热喷涂用NiCrCoAlY-MoSi2纳米复合粉体制备与表征

以MoSi2粉和NiCrCoAlY粉为原料,氩气做保护气,采用高能球磨技术成功制备了NiCrCoAlY-MoSi2纳米金属陶瓷复合粉体。利用X射线衍射仪(XRD)、激光粒度分析仪、扫描电子显微镜(SEM)、振实密度仪和松装密度仪等对粉体的微观组织、晶粒尺寸和性能进行了表征和分析。结果表明:NiCrCoAlY-MoSi2粉体高能球磨30 h,纳米级强化相MoSi2均匀弥散分布在粘结相NiCrCoAlY上,平均晶粒尺寸为25 nm。该粉体由大量椭圆形颗粒和少量细小团聚颗粒组成,流动性能明显改善,可稍加过筛后直接用于热喷涂。     

放电等离子烧结制备纳米SiC_p/Al复合材料及组织性能研究

以微米级、纳米级碳化硅(SiC)颗粒和纯铝(Al)粉为原料,通过高能球磨+放电等离子烧结(SPS)工艺制备了不同质量分数的SiC颗粒增强Al基复合材料(SiC_p/Al),研究了SiC颗粒尺寸和含量对复合材料组织性能的影响。结果表明:高能球磨能促进增强颗粒的均匀分布,放电等离子烧结具有烧结温度低、保温时间短的特点,可有效减少甚至避免基体与增强体有害反应的发生。纳米级SiC增强铝基复合材料的颗粒团聚趋势较大,复合材料致密度较低,但是其细晶强化和Orowan强化效果显著,包含源缺陷和源裂纹较少,因此,复合材料硬度和屈服强度相应提高。     

C/SiC复合材料表面抗氧化涂层的制备与性能表征

为了提高航空发动机用C/SiC复合材料抗氧化性能,采用溶胶-凝胶法合成了Ba_0.25Sr_0.75Al₂Si₂O₈粉末,利用等离子喷涂技术在C/SiC复合材料表面制备了Si/莫来石/Ba_0.25Sr_0.75Al₂Si₂O₈复合涂层;利用X射线衍射仪、扫描电镜等测试手段分析涂层的物相组成和涂层表面及截面的微观形貌;测试了涂层在1 000 ℃大气条件下的抗氧化性能。结果表明:1 000 ℃下氧化5 h,无涂层C/SiC复合材料基体失重率为30.8%,具有Si/莫来石/Ba_0.25Sr_0.75Al₂Si₂O₈复合涂层的C/SiC复合材料基体失重率为16.0%,表明Si/莫来石/Ba_0.25Sr_0.75Al₂Si₂O₈复合涂层能有效提高C/SiC复合材料的高温抗氧化性能。     

自蔓延高温合成陶瓷衬管技术的进展

陶瓷衬管具有良好的耐磨、耐蚀、耐热性能 ,可广泛应用于许多工业部门。将离心铸造技术和自蔓延高温合成技术结合在一起而发展起来的离心自蔓延高温合成技术 ,具有工艺与设备简单、生产率高、节能和成本低等特点 ,为陶瓷衬管的生产开辟了新的途径。笔者总结了离心自蔓延高温合成陶瓷衬管的铝热反应原理和提高自蔓延高温合成陶瓷衬管性能的措施 ,特别是金属陶瓷内衬复合管和陶瓷树脂内衬复合管的开发 ,使SHS陶瓷衬管今后在各种管道行业获得更广泛的应用。     

油润滑下MoSi2/CrWMn钢摩擦磨损性能的研究

在M—200型摩擦磨损试验机考察了MoSi2／CrWMn钢在20^#机油润滑条件下的摩擦学性能，并比较了该摩擦副在干摩擦条件下的摩擦磨损特性。运用扫描电子显微镜和定点探针观察与分析了摩擦副的表面形貌及其微区成分，讨论了其磨损机理，并探讨了MoSi2材料的配副特性。试验结果表明：润滑油改善了MoSi2材料的摩擦学性能，MoSi2／CrWMn钢的主要摩擦机理为塑性变形，MoSi2材料的磨损机制主要表现为疲劳磨损和磨粒磨损。高硬度CrWMn钢适合作MoSi2的配副材料。